ALGEBRA
AXIOMAS DE NUMEROS REALES TEORIA DE EXPONENTES ECUACIONES DE PRIMER GRADO ECUACIONES EXPONENCIALES AXIOMA DE LOS NÚMEROS REALES
M 3:
El sistema de los números reales es un conjunto no vacío denotado por con dos operaciones internas llamadas: 1) Adición (+) : (a,b) = a+b 2) Multiplicación (.) : (a,b) = a.b y una relación de orden “<” (<, se lee “menor que”); el cual satisface los siguientes axiomas.
M 4:
1.1
I. A1 : A2 : A3 : A4 :
A5 :
II. M 1: M 2:
M 5:
AXIOMAS DE LA ADICIÓN Ley de clausura a, b a + b Ley conmutativa a, b a + b = b+a Ley Asociativa a, b, c (a+b)+c=a+(b+c) Existencia y unicidad del elemento neutro aditivo Existe un valor único , denotado por “0” (0, se lee cero) tal que a : a+0=a=0+a Existencia y unicidad del elemento inverso aditivo a , existe un valor único denotado por -a tal que: a : a + (-a) = 0 = (-a) + a AXIOMAS DE LA MULTIPLICACIÓN Ley de clausura a, b Ley conmutativa a, b
a.b a.b = b.a
III.
D1 : D2 :
IV.
Ley Asociativa: a, b, c (a.b).c = a.(b.c) Existencia y unicidad del elemento neutro multiplicativo Existe un valor único , denotado por “1” ( 1, se lee uno ) tal que a : a.1 = a = 1.a Existencia y unicidad del elemento inverso multiplicativo a / a 0; existe un valor único denotado por a - 1 tal que a. a - 1 = 1 = a - 1. a AXIOMAS DE LEY DISTRIBUTIVA RESPECTO A LA ADICIÓN a, b, c Distributividad por la izquierda a (b+c) =ab+ac Distributividad por la derecha ( a + b ) c = ac + bc AXIOMAS DE ORDEN
O1 = Ley de Tricotomía Dados a y b ; se cumple una y solamente una de las siguiente relaciones: a<b
a=b
b<a
O2 = Ley Transitiva, a, b, c , se cumple Si; a < b b < c a<c O3 = Ley de la Monotonía i) a, b, c ; si a < b a + c < b + c ii) Si a < b 0 < c ac < bc iii) Si a < b c < 0 bc < ac
ALGEBRA V.
AXIOMAS DE LA RELACIÓN DE IGUALDAD DE LOS NÚMEROS REALES a, b, c , se cumple Dicotomía: a=b a b Reflexividad: a=a Simetría: a=bb=a Transitividad: Si : a = b b = c a = c Unicidad de la adición Si: a = b a+c = b+c Unicidad de la multiplicación Si: a = b a.c = b.c
1) 2) 3) 4) 5) 6) VI.
AXIOMAS DEL SUPREMO
Todo conjunto A de números reales (A 0: no vacío) acotado superiormente, tiene una menor cota superior, llamado supremo de A. 1.2 RECTA
REAL (INTERPRETACIÓN GEOMÉTRICA) La recta real es una recta geométrica de infinitos puntos donde cada uno de los puntos establece una correspondencia biunívoca con los números reales, esto nos permite visualizar una relación de orden < (menor que) entre dos o más cantidades, como ilustra la gráfica adjunta. #s negativos
Interv alo cerrado
8
b
0
c
d
+
8
B
A a
a ; si a 0 |a| = a ; si a 0 7. La distancia entre dos puntos “a” y “b” sobre el eje real es: |a - b| 1.3
TEOREMAS IMPORTANTES EN RESOLUCIÓN DE ECUACIONES
1. Ecuación de primer grado en una variable a, b, x ; con a 0. Si ax + b = 0, b entonces se cumple que: x a
#s positivos
Interv alo abierto -
Se denomina “intervalo abierto” sobre el eje real y tiene dos representaciones matemáticas X < a; b > ó x ] a ; b [ Se lee: “ x pertenece al intervalo abierto “a” coma “b” 5. El conjunto B, denotado por B=x/c x d Donde los extremos c y d están incluidos, se llama “intervalo cerrado” sobre el eje real y se lee: “x pertenece al intervalo cerrado “c” coma “d” ”, se denota como: x [a; d] 6. El valor absoluto de un número real “a” denotado por |a| satisface la siguiente regla de correspondencia.
La relación a < b al graficarla en la recta real nos indica que la cantidad “a” se encuentra a la izquierda de la cantidad “b”. Con respecto a la recta geométrica debemos tener en cuenta lo siguiente: 1. “0” (cero), es el origen de la recta real, no tiene signo. 2. Los números negativos son menores que cero. 3. El cero es menor que cualquier número positivo. 4. El conjunto A denotado por A =x/a < x <b
2. Ecuación de segundo grado en una variable a, b, c, x ; con a 0 / ax2 + bx + c = 0 se cumple que:
x
b
o también: x
b2 4ac 2a
b 2a
al símbolo = b2 – 4 ac, se llama discriminante de la ecuación de segundo grado.
ALGEBRA 3. Ecuaciones simultáneas lineales con dos incógnitas a1, b1, c1, a2, b2, c2 con; a1 b2 a2 b1, donde:
a1 x b1 y c1.......... .() a2 x b2 y c2.......... .()
Ejemplo: a) – 10 + 5 = - 5 b) – 12 + 2 = - 10 c) 12 - 3 = 9
se cumple que:
x
y
c1 c2 a1 a2
b1 b2 b1 b2
a1 c1 a2 c2 a1 b1 a2 b2
c1 b2 c2 b1 a1 b2 a b1 2
a1 c2 a2 c1 a1 b2 a2 b1
4. a, b / a.b=0 a = 0 b=0
1.4
valores absolutos (El mayor menos el menor) y el resultado o suma total se encuentra afectado por el signo del sumando que tenga mayor valor absoluto.
OPERACIONES BÁSICAS EN EL CAMPO DE LOS NÚMEROS REALES
Adición.- Es la operación matemática, que por medio del signo (+) dos o más cantidades llamadas sumandos se reducen en una sola, denominada suma. La suma de dos números reales está sujeta a las siguientes reglas. Regla 1.- La suma de dos números reales con el mismo signo está determinada por la suma de sus valores absolutos y el resultado o suma total está afectado por el signo de los sumandos. Ejemplo: a) –3–4 = -7 c) 12 + 30 = 42 b) 5+6 = 11 d) – 12 - 30 = - 42 Regla 2.- La suma de dos números reales de signos diferentes está determinada por la diferencia de sus
d) – 3 + 8 = 5 e) 17 – 20 = - 3 f) – 14 + 6= - 8
NOTA.- En la adición de varias cantidades reales con diferentes signos, se agrupan las cantidades positivas y negativas entre sí y luego se procede a la reducción de acuerdo a las reglas dadas. Ejemplo: a) –6+5-4-3+2-9=(-6-4-3-9)+5+2) = -22+7 = -15 b) –12+3-9-5+4 = (-12-9-5)+(3+4) = -26+7 = -19 SUSTRACCIÓN.- Es la operación matemática que por medio del signo menos (-) obtenemos la diferencia de dos números (minuendo menos sustraendo) Ejemplo: a) Restar
–12 de 5:
min uendo : 5 sustraendo: 12 diferencia : 5 (12) 17 b) Restar
8 de –8:
min uendo : 8 sustraendo: 8 diferencia : 8 (8) 16 MULTIPLICACIÓN.- Es una adición abreviada, cuya operación matemática por medio del signo por (.) ó (x) nos permite obtener el producto de las cantidades llamadas multiplicando y multiplicador. Esta operación está
ALGEBRA sujeta a dos reglas signos.
respecto
a los
b)
18 2
9
d)
27 9 3
Regla 1.- La multiplicación de dos cantidades no nulas del mismo signo es una cantidad positiva Ejm. a) ( - 3 ) ( - 4 )=12 b) ( 12 ) ( 3 ) = 36 c) ( - 8 ) ( - 2 ) = 16
Respecto a ley de los signos, en la división de dos cantidades reales no nulas, se observa que: i) División de signos iguales, es
Regla 2.la multiplicación de dos cantidades no nulas de signos diferentes es una cantidad negativa Ejemplo: a) ( - 3 ) (4 )= -12 b) ( 12 ) (-3 ) = -36 Respecto a la ley de signos, vemos que: i) Multiplicación de signos iguales es positivo: (+) (+)=+ (-)(-) = + ii) Multiplicación de signos diferentes es negativo: (-) (+) = - (+)(-) = -
ii) División de signos diferentes, es
DIVISIÓN.Es la operación matemática que consiste en determinar cuantas veces un número está contenido en otro por medio del signo operacional entre (), al resultado obtenido se le llama cociente. El número que se divide se llama dividendo y el que divide se llama divisor. Esta operación está sujeta a dos reglas respecto a los signos. Regla 1.- La división de dos cantidades no nulas del mismo signo es una cantidad positiva (mayor que cero) Ejemplo:
16 8 a) 2 8 4 b) 2
18 2 c) 9 24 3 d) 8
Regla 2.- La división de dos cantidades no nulas de signo diferente es una cantidad negativa (menor que cero). Ejemplo: a)
12 4 3
c)
15 3 5
positivo:
negativo:
1.5
OBSERVACIONES FUNDAMENTALES EN LAS OPERACIONES CON FRACCIONES 1) Adición de fracciones homogéneas
a c d e ac de b b b b b 2) Adición de fracciones heterogéneas
a c e adf cbf ebd b d f bdf 3) Multiplicación de fracciones.multiplican los numeradores denominadores entre sí:
Se y
a c e g aceg b d f h bdfh 4) División de fracciones.- Se invierte la segunda fracción y se multiplican los numeradores y denominadores entre sí:
a c a d ad b d b c bc 5) Fracción de fracción.- Se obtiene una fracción equivalente cuyo numerador es el producto de los extremos y el denominador es el producto de los medios.
a b c d
ad b c (medios) bc a d (extremos)
ALGEBRA 6) Posición relativa de un signo en una fracción
a b
a b
a b
a b
POTENCIACIÓN.- Es la multiplicación repetida de una cantidad en un número finito de veces; el resultado final se le llama potencia. Está sujeta a las siguientes reglas respecto a las cantidades negativas. Regla 1.- Toda cantidad negativa afectada por un exponente par (bajo un paréntesis) es positivo
d)
Ejemplo: a) (-6)3 = (-6)(-6)(-6) = -216 b) –63 = - (6)(6)(6) = -216 c) (-4)3 = (-4)(-4)(-4) = -64 d) –43 = - (4)(4)(4) = -64 En resumen, respecto a los signos en potenciación debemos considerar a) (-)PAR = + b) (-)IMPAR = RADICACIÓN.Es la operación inversa a la potenciación que nos permite encontrar un número llamado raíz, tal que elevado al índice del radical reproduce el radicando o cantidad subradical. n
a r rn a
b)
3
8 2
(2)3
+ (Reales positivos)
16
8
números reales la siguiente
Racionales ( Q+ ) Enteros ( Z+ ) Fraccionarios ( F+ ) Irracionales ( I+ )
(#s reales) 0 (cero real)
+ (Reales negativos)
Racionales ( Q- ) Enteros ( Z- ) Fraccionarios ( F- ) Irracionales ( I- )
PRINCIPALES CONJUNTOS NUMÉRICOS
1.6 A.-
El conjunto de los Números naturales, denotado por N, donde: N = 1, 2, 3, ........
B.- El conjunto de los Números enteros, denotado por Z, donde: Z = ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ... C.- El conjunto de los Números racionales, denotado por Q, donde: p Q = x/x= , p y q son enteros q (q 0) D.- El conjunto de los Números irracionales, denotado por I, donde: I = x/x tiene representación decimal infinita no periódica E.- El conjunto de los Números Reales, denotados por , donde:
Ejemplo: a)
3
(4)2
Respecto a los podemos hacer clasificación:
Ejemplo: a) (-2)4 = (-2)(-2)(-2)(-2) = 16 b) (-7)2 = (-7)(-7) = 49 c) (-8)2 = (-8)(-8) = 64 d) (-3)6 = 729 Regla 2.- Toda Cantidad negativa afectada por un exponente impar bajo un paréntesis o sin paréntesis siempre es negativo.
16 4
c)
8 2
(2)3
16 4
(4)2 = 16
8
= x/x es racional ó irracional
ALGEBRA F.- El conjunto Complejos, donde:
de los Números denotado por C,
C=x/x = a+bi;a b i es la unidad imaginaria donde: i = 1 ; tal que: i2 = -1
III. DIVISIÓN DE BASES IGUALES
am an IV.
Asimismo ampliando se tendrían los siguientes conjuntos:
am bm V.
I.
MULTIPLICACIÓN IGUALES m
n
m+n
a .a =a II.
DE
am.bm = (a.b)m
DE CON
BASES IGUAL
m
m n
b0 m
am.n ; m, n n
n
NOTA: am am.n ó am (am )n VI.
EXPONENTE NEGATIVO
a b
m
m
b ; a 0 b 0 a
NOTA: a VII.
-m
=
1 am
EXPONENTE CERO (a 0) a0 = 1 NOTA.- 00 es indeterminado
VIII. RAIZ DE UNA POTENCIA n
a
i)
n
m n
m
a ;
m, n / n 0
BASES
; m, n
MULTIPLICACIÓN DE DIFERENTES CON EXPONENTE
a b
a
TEORIA DE EXPONENTES
Es un conjunto de fórmulas que relaciona a los exponentes de las expresiones algebraicas de un solo término, cuando entre estas expresiones algebraicas se realizan operaciones de multiplicación, división, potenciación y radicación en un número limitado de veces. Sus principales leyes sobre el campo de los números reales son:
a0 m
POTENCIA DE POTENCIA
Q+, +, Q -, -, 0+, 0 -, Q0 -, etc.
1.7
n
DIVISIÓN DIFERENTES EXPONENTE
G.- El conjunto de los Números enteros positivos denotados por Z+, donde: Z+ = 1 , 2 , 3 , ............ H.-El conjunto de los Números Enteros positivos incluido el cero, denotado por Z0+ = 0, 1, 2, 3, 4, 5, ........
am
ii)
1 n
m
a
b
a
p
q
c a
a
m n
b
p n
c
q n
n
BASES IGUAL
;m
IX. MULTIPLICACIÓN RADICALES HOMOGENEOS n
a
n
b
n
DE
ab ; n / n 0
ALGEBRA X. DIVISIÓN DE HOMOGENEOS
a n b n
XI.
a b
n
RADICALES
( ( ( am )
n / n 0
a m
p
mp
n
a
S=
;
a
n
mnp
a
mk
n
(a )
K
;
E= Solución: Como,
(a m) E=
( ( mn+ p ) q+r)s
2
a
4
n
mn
24
. a
a
a21 b21 a8 b14
S = a13 b7 (Rpta.)
3
x16
x16 ........ radicales
Solución: Escribiendo un radical más, se tendría 3
x16 3 x16 ........ radicales E
E= 3x E Elevando el cubo, los dos miembros de la igualdad: 3
E3 = x16 E E3 = x16 E
6
(a3 )
=a
3
3
(a2 )
16
Simplificar:
(a12 )
E=
E=
EJERCICIOS
EJERC.1.
a(3x21)3 b(2x23)3
a ; m, n, p,
m, n, k, /mk 0
1.8
ar ) s = a
EJERC. 3.- Dar el valor simplificado de
XIII. TEOREMA FUNDAMENTAL DE LOS RADICALES m
q
S = a21-8 b21-14
RADICAL DE RADICAL mn p
ap )
a(1x31)2 b(2x31)2
m, n, p, /n 0 XII.
n
obtenemos:
POTENCIACIÓN DE UN RADICAL n
Solución: Teniendo en cuenta la fórmula
Simplificando
E3 x16 E2 = x16 E = x8 (Rpta) E EJERC. 4.- Simplificar la expresión
18
8
K
2
b 1
3
b
b2 1
b3 b
a
b4 b2
De las fórmulas (I) y (II): Solución: Transformando a un solo radical y a un solo exponente:
E = a24-18-(-8); con lo cual E=a
14
(Rpta).
K EJERC. 2:
Efectuar:
3 2 ab S= ab2
2
3
ab 3
ab
2
3
(b2 1)b3 (b2 1)
a
(b3 b)(b4 b2 )
expresando convenientemente
K
(b2 1)b3 (b2 1)
a
b(b2 1)b2 (b2 1)
siendo el exponente igual al índice del radical K = a (Rpta)
ALGEBRA ECUACIÓN LINEAL DE PRIMER GRADO EN LOS REALES
1.9
La ecuación lineal de primer grado en una variable es aquella que adopta la forma canónica: a, b : ax + b = 0
/ a 0
y cuya solución es: x
b a
DISCUSIÓN: Respecto a la solución de la ecuación, se debe tener en cuenta lo siguiente: 1º La ecuación es compatible determinada, (finitas soluciones) Si: a 0 b 2º La ecuación es compatible indeterminada, (infinitas soluciones) Si: a = 0 b = 0 3º La ecuación es incompatible, inconsistente (ecuación absurda) Si: a = 0 b / b 0 EJERCICIOS
1.10 01.
x 3 x 1 Resolver: x 2 x 4
Solución: Aplicando identidades 1.
a b
c d
las
siguientes
ad = bc
2. ( a+b ) ( c+d ) = ac+ad+bc+bd obtenemos: ( x+3 ) ( x–4 ) = ( x-2 ) ( x+1 ) x2 - 4x + 3x – 12 = x2 + x - 2x - 2 Simplificando: - x – 12 = - x - 2 0x = 10 Como el coeficiente de #x” es cero la ecuación es: Ecuación Incompatible
(Rpta)
02. Que valor de “x” satisface a la ecuación:
3x 2 5x 1 2x 7 4 3 6 Solución: Siendo el m.c.m. (4, 3, 6) = 12, se obtiene: 3 ( 3x-2 ) – 4 ( 5x–1 ) = 2 ( 2x-7 ) 9x – 6 - 20x + 4 = 4x - 14 Simplificando: -11x-2 = 4x-14 -15x = -12 de donde: x 03.
12 4 x= (Rpta) 15 5
Resolver la ecuación literal
x a x b a b a x 2a x 2b b a b Solución: En las fracciones, siendo el mcm (b, a, a, b) = ab; se tendría
a(x a) b(x b) a b(x 2a) a(x 2b) b operando y reduciendo:
ax a2 bx a2 a bx 2ab ax 2ab b obtenemos
(a b)x (a2 b2 ) a (a b)x b (a b)x (a b)(a b) a (a b)x b Cancelando: (a-b)
x (a b) a bx (a b)b ax x b ab b2 (b-a)x=ab+b2 x (Rpta) ba
ALGEBRA 04. Qué valor de “x” satisface a la ecuación:
06.
x2 14x 50 x 3 x2 6x 10 x 7
2 2 5 4 4 3 3 x 1 x 2 1 1 x 3 5x
5
Calcular “x” en la ecuación: 2
Solución: Transformando el exponente negativo en positivo y desarrollando el cuadrado del binomio obtenemos:
Solución: Debe tenerse en cuenta que los términos que son iguales en los dos miembros de la ecuación se pueden cancelar directamente; es decir: 5 con 5; 2 con 2; 3 con 3; -4 con –4 y 1 con 1; quedando:
x2 14x 50 x2 14x 49 x2 6x 10 x2 6x 9
haciendo el cambio de variable x2-14x+49 = a x2+6x+9=b tendríamos:
a1 a ab+b=ab+a b 1 b
x 1 x2 x 3 5x
de donde: b = a ó: x2+6x+9 = x2-14x+49 20x=40 X=2 (Rpta)
o lo que es lo mismo:
x 1 x 2 x 3 x 5
Por proporciones X2 5x-x+5=x2-2x-3x+6 Simplificando: -x+5=6 x = -1 (Rpta)
1.11
05.
Son todas aquellas ecuaciones que se caracterizan por que la incógnita se encuentra en el exponente.
Resolver:
5x a 5x a 3 5x a 5x a 2 Solución: Haciendo el cambio de variable:
5x a m 5x a n mn 3 2m 2n 3m 3n mn 2
5n = m volviendo a la variable original
5 5x a 5x a elevando al cuadrado; se obtiene 25(5x-a) = 5x+a 125x-25a = 5x+a 120 x = 26a de donde:
Ejemplo: a) 27 - x+3 = 9 x-1 b) 2 x+2 – 2 x - 3 + 2 c)
x 2
d) 3
la ecuación se transforma en:
x=
13a 60
(Rpta)
ECUACIONES EXPONENCIALES
x 3
5
9
x 1
x 3
27
x-1
= 35
x 6
5
3
x 1
Los criterios de solución respecto a la solución de ecuaciones exponenciales son: 1º A bases iguales, los exponentes deben ser iguales, es decir am = an m = n ; a 0 a 1 2º En toda ecuación exponencial si las estructuras algebraicas en ambos miembros son iguales, entonces el valor de la incógnitas se obtiene por comparación.
ALGEBRA Ejemplo:
Solución:
a)
Si: x
b)
3x
xx 2
xx 4
552
5 x 5 36 6 4 6 x6
En este tipo de ecuaciones exponenciales, el problema consiste en hacer transformaciones en uno de sus miembros (ó en ambos) de forma que se halle una equivalencia estructural; el valor de la incógnita se obtiene por comparación. EJERCICIOS
1.12
Calcular “x”, sí: 27 x 2 = 9 x 1 Solución: Expresando en base “3”; tendríamos (33) –x - 2 = (3 2) x+1 3 -3x - 6 = 3 2 x + 2 igualando los exponentes -3x-6 = 2x+2 -5x = 8
tendría
2 3
x 2
2 3
2 2 . 3 x 2
8 5
(Rpta)
x 1
7x 2
x 3
7
x 2 x 1
7
los radicales fraccionarios,
x 2 x 3
Resolver:
9 4
1259
a 4
527
2x 3
Solución: Expresando en base “5”
5
x 4 3 9
x4
527
527
2x 3
2x 3
Igualando los exponentes 3.9-x+4=272x-3
en se
3.(32) = (33) 3.3-2x+8 =36x-9 3-2x+9=36x-9
2X 3
3x 1
-2x+9=6x-9 -8x=-18 x
(x+2)(x-3) = (x-1)(x-2) operando: x2-x-6=x2-3x+2 2x=3 x=4 (Rpta). x 2
05. Que valor de “x” resuelve la ecuación:
Igualando los exponentes; obtenemos:
x2 x2 x 1 x 3
2 3
15 x 6
3 (Rpta) 5
X 4
igualando los exponentes:
04.
2 3
5x 2
Colocando en base “3”
7x 2
Solución: Transformando exponentes obtiene:
2 3 3
6 x 2
x=
53.9
02. Hallar el valor de “x” en la ecuación
2 . 3
3x 1
Igualando los exponentes: -5x = -15x+6 10x = 6
01.
x=
2 ; se 3
Expresando en la base
8 27
5x 2
9 (Rpta) 4
ALGEBRA
MONOMIOS, POLINOMIOS, GRADOS NOTACION DE POLINOMIOS SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES DE 1ER GRADO MONOMIOS – POLINOMIOS GRADOS
2.1
a) 2x3 y2 b)
3
x y x c) y
2.2
INTRODUCCIÓN.La unidad fundamental de la estructura algebraica es el “término algebraico” TÉRMINO ALGEBRAICO.- Es el conjunto de letras y números ligados por las operaciones matemáticas de multiplicación, división, potenciación y radicación en un número limitado de veces. Ejemplos: 3 d) x y2 z1/3 4 2
6
e) –6 ab x y z f) -x
ELEMENTOS DE UN TÉRMINO ALGEBRAICO Globalmente está constituido por una parte numérica y una parte literal, como se muestra a continuación: 6 2 xy3 a) -3 x b) parte literal
signos exponentes a)
-3 x
6
3
x y
bases coeficientes
Es muy importante presentar a los términos algebraicos bajo una notación de forma que nos permita diferenciar las constantes de las variables. Ejemplo: Para el término algebraico de notación T (x , y) se observa que: (Notación) T (x, y)
(exponentes) =
-2
x
9
y
1/3
(Parámetro) z (bases) (coeficiente)
Debemos tener en cuenta: a) T (x,y).- Es la notación que nos indica que las únicas variables son las letras “x” e “y”. b) Signo.- Indica si el término es mayor o menor que cero. c) Coeficiente.Es la cantidad que afecta a la parte literal; en el caso de que el coeficiente sea un número entero y positivo, nos indica el número de veces que se repite la parte literal como sumando.
parte numérica
Ejemplo: En cada una de estas partes se especifican:
2
b)
ALGEBRA a) + 6 x2 b) 3x y z
= x2 + x2 + x2 + x2 + x2 + x2 (6 veces) = xyz +xyz+xyz (3 veces)
Con respecto a la siguiente secuencia: a
(a se suma 1 vez)
2a =a+ a 3a =a+a+a
(a se suma 2 veces) (a se suma 3 veces)
na = a + a + a +.... + a n veces
(a se suma n veces)
De la propiedad de simetría a + a + a +.... + a = na n veces
nz
+
2
2
= 80 a 2
2
b) x y + x y + .......+ x y = 33 x y 33 veces c) 2 x 2 x ......... 2 x 100 veces
200 x
( x y 2 ) ( x y 2 ) ..... ( x y 2 ) 72 ( x y 2 ) 72 veces
d)
d) Exponente.- Es el número que se escribe en la parte superior derecha de una “base”; si el exponente es un número entero y positivo nos indica el número de veces que se está multiplicando la base
a) x
5
= xxxxx 5 veces 3 4 3 3 3 3 b) (x ) = x x x x 4 veces
EXP0NENTE NATURAL Con referencia a la siguiente secuencia: 1 a =a (a se multiplica 1 vez) 2 a = a a (a se multiplica 2 veces)
n
nZ
+
60
a) x x x .......... x = x 60 veces 2 n b) 6 6 6 .......6 = 6 2 n veces 2 2 2 2 29 c) (x-y ) (x – y ) ....... (x – y ) = (x-y ) 29 veces n-2 d) z z z ,,,,,,,,,,,z = z (n – 2) veces
MONOMIO.-
Es la expresión algebraica racional entera que consta de un solo término, en el cual los exponentes de sus variables son cantidades enteras no negativas. Ejm: a) M (x, y) = -2 x7 y3 b) R (x, y) =–6 x9 y5 z6 GRADOS DE UN MONOMIO.a) Grado absoluto (G.A.).- Está determinado por la suma de los exponentes de sus variables. Ejemplo: Respecto a los monomios a) M(x,y) = - 9 x y 4 6 3 b) R(x,y) = - 6 x y z 4
Ejemplos:
=a
Ejemplos:
2.3
Ejemplos a) a + a + a +.... + a 80 veces
n
a = a a a .... a (a se multiplica n veces) n veces Por la propiedad de simetría: a a a …... a n veces
COEFICIENTE NATURAL
1a =
2 veces 3 a = a a a (a se multiplica 3 veces) 3 veces
6
G.A. = 4 + 6 = 10 G.A. = 4 + 6 = 10
b) Grado Relativo (G.R.).Con respecto a una de sus variables, es el exponente que tiene dicha variable, es decir: Respecto al monomio: M (x, y) = - 5 x6 y4 z8 Vemos que:
G.R. (x) = 6 G.R. (y) = 4
ALGEBRA G.R. (z) = 8
Solución Dado que:
EJERCICIOS Ejercicio 1.- Dado el monomio M (x, y) = (((x3 y2)3 x2 y)2 x y2)2 Hallar su grado absoluto Solución Simplificando, obtenemos: M (x, y) = x ((3x 3 + 2) 2 + 1) 2 y32 M (x, y) = x46 y32, de donde G.A. = 46 + 32 = 78 Rpta. Ejercicio 2.- Hallar el valor de “n” en el monomio 3
M (x) =
x n2
x n 3
x n1 Sabiendo que es de primer grado. 6
Solución Reduciendo a una sola base y a un solo exponente: n2 n3 x 3 x 2 M (x) = n 1 x 6
M (x) = x
n2 n 3 -3 2
Siendo M (x) de primer grado, se cumple que: n 2 n 3 n 1 1 ; mcm = 6 3 2 6 Resolviendo 2 (n – 2) + 3(n-3) – 1 (n-1) = 6(1) 2 n–4 +3n–9– n+1= 6 4 n = 18 2
Rpta.
Ejercicio 3.- Dado el monomio: M (x) =
4
x 2n 3
3
x 2n 1
x 2n 5 Para que el valor de “n”; M(x) es constante.
m
a n ; se tendría :
am
2n 3 4
X
2n 1 12
2n 5 8
X Reduciendo a una sola base: 2n 3
2n 1
2n 5
12 8 M(x) = X 4 Como M(x), es una cantidad constante se cumple que: 2n 3 2n 1 2n 5 0 ; mcm 24 4 12 8
Con lo cual: 6(2n – 3) + 2 (2n – 1) - 3 (2n – 5) =0 12n –18 + 4 - 2 - 6n + 15 = 0 10 n = 5 De donde: n = 0,5 Rpta. Ejercicio 4.- En el monomio: M(x,y)= x3(2a+3b) y4(5a-2b) Se cumple que: G.A. = 83 y G.R (Y) = 20 Determine : (a + b) Solución Dado que:
n1 6
Obtenemos: n = 9
M(x) =
X
n
G.A. = 83
G.R.( y ) 20 y G.R.( x ) 63
Lo cual a su vez implica que: 2a + 3b = 21 ................... 5a - 2b = 5 ..................
(1) (2)
Resolviendo por determinantes: 21 3 a = 5 2 42 15 3 4 15 2 3 5 2
2 21 5 10 105 5 3 4 15 5 2
b= 5 2
a +b=8
Rpta
ALGEBRA
2.4
POLINOMIO
Es la expresión algebraica que consta de dos o más términos, en el cual los exponentes de sus variables son números enteros no negativos. Son ejemplos de polinomios: a) b) c)
P(x) = 2x – 3 3 2 2 Q(x) = x + x y + y 2 2 P(x,y) = x + 2x y + 3y
(binomio) (trinomio) (trinomio)
GRADOS DE UN POLINOMIO.a) Grado absoluto (G.A.).- Está determinado por el mayor grado absoluto que tiene uno de sus términos. Ejemplo: Dado el polinomio: 6
4
7
8
6
16
P (x,y) = x y - 2 x y + x y 10º
13º vemos que: G.A. =22
22º
b) Grado Relativo (G.R.).- Con respecto a una de sus variables es el mayor exponente que tiene dicha variable en el polinomio dado. Ejemplo: Dado el polinomio: 6
3
9
7
4
8
P(x,y) = x y – 2x y – x y
Vemos que: G.R.(x) = 9 G.R.(y) = 8
02.- Si los términos del polinomio P (x, y, z) = x m + n + y3n + z m + 2 Tienen el mismo grado. Hallar mn Solución Para este caso, se cumple que: m+n=3n=m+ 2 con lo cual: de : m + n = m + 2 n = 2 de : m + n = 3 n m+2= 6 m=4 mn = 42 = 16 Rpta.
2.5
CLASIFICACIÓN DE LOS POLINOMIOS
Polinomio Ordenado: Un polinomio está ordenado con respecto a una letra llamada ordenatriz, si sus exponentes aumentan (ascendentes); ó disminuyen (descendentes). Ejemplo: a) b)
3
6
P(x) = 7 - x + 2 x – x 9 7 3 P(x) = x – 2 x – x - 1
15
(ascendente) (descendente)
Polinomio Completo: Un polinomio es completo con respecto a una letra llamada ordenatriz si sus potencias aumentan o disminuyen desde el mayor exponente hasta el exponente cero en forma consecutiva
01.- Dado el polinomio P (x , y) = 5 x n – 4 y n-3 + x n-6 y n-2 Hallar “n” si su grado absoluto es 9
a) P(x) = 2x4 + x3 + 6x2 – 7x – 6 (D) b) P(x)= -5 + 2x – 3x2 + x3 (A) 2 2 c) P (x,y) = 3x – 5 xy + 3 y (D) y (A) Descendente respecto a “x” Ascendente respeto a “y”
Solución Sumando los exponentes término, obtenemos:
Propiedades 1. El número de términos es igual al grado absoluto más uno
EJERCICIOS
P (x , y) = 5 x
n–4
y
n-3
+ x
(2n – 7) Por consiguiente: 2n – 7 = 9 n = 8 Rpta.
n-6
y
de
cada
n-2
(2n-8)
#t = G. A + 1 2. Si el polinomio es completo y ordenado la diferencia de los grados
ALGEBRA relativos de dos términos consecutivos es igual a la unidad. Polinomio Homogéneo: Este polinomio se caracteriza por que todos sus términos tienen el mismo grado absoluto. Ejm: Para el Polinomio: 9
P(x,y) = x + 2 x 9º
4
y
5
+ y
9º
9
9º
G.A. = 9º
Polinomio Entero “x”: En este polinomio sus exponentes son enteros y positivos a) P(x) = -5 x + 7 b) P(x) = 2x2 – 3x – 2
EJERCICIOS 01.- Si: A (x – 3) + B (x – 2) 3x – 12 Calcular : E =
A B B
Solución Dado que la identidad se cumple para cualquier valor de x, asignamos un valor de x para que una de las incógnitas “A” o “B” se cancelen, es decir: A (x – 3) 0
+ B (x – 2) 3x – 12 0
1º) x – 3 = 0 x = 3, de donde: A (3 – 3) + B (3 – 2) = 3(3) - 12 B = -3
Polinomios Idénticos: Estos polinomios se caracterizan por que los coeficientes de sus términos semejantes en ambos miembros son iguales, en efecto:
2º) x – 2 = 0 x = 2 A (2 – 3) + B (2 – 2) = 3(2) - 12 -A = -6
Si:
E= a x + b x + c d x + ex + f 2
Se cumple que:
2
a=d b=e c=f
Polinomios Idénticamente Nulos: Estos polinomios se caracterizan por que sus coeficientes valen cero: Ejemplo: dado P(x) = a x2 + b x + c 0 Se cumple que: a=0 b=0 c=0
A=6
Reemplazando en “E” 6
6 ( 3) 3 6 3 3
E=0
Rpta.
02.- Si el polinomio: P (x) = (a– 2) x2 + (b + 3) x + 9 x2 – 5 x Es nulo, hallar (a + b)
Solución Si el polinomio es nulo, coeficiente vale cero, es decir:
cada
P (x) = (a – 2 +9) x + (b + 3 – 5) x 0 0 0 1º) a–2+9=0 a = -7 2º) b+3-5=0 b=2 a + b = -7 + 2 = – 5 Rpta. 2
03.- Dado el polinomio homogéneo P(x, y) = xa+b-1 y b – xy6 - 3y2a + 3b - 6 Determine: E = (ab + ba – ab)2 Solución Por ser homogéneo, se cumple:
ALGEBRA a + b – 1 + b = 1 + 6 = 2a + 3b – 6 (I)
( II )
De (I) y (II), se obtiene: a+2b=8 De (II) y (III) 2 a + 3b = 13 Resolviendo el sistema: a+2b=8 .......... 2 a + 3b = 13 ..........
a
b
8 2 13 3
1 2 2 3
1 2 1 2
8 13 2 3
2.6
( III )
La notación de polinomios nos permite diferenciar las constantes de las variables; en efecto, para los polinomios. A) P (x) = x3 + ax2 – b2 c (1) (2)
Este tipo de notación extensible a cualquier expresión algebraica. Ejm:
13 16 3 3 34 1
Por consiguiente el valor de “E” es: 3
2
E = [ 2 + 3 – (2) (3) ]
2
La única variable es “x” y las constantes literales llamadas también parámetros son “a”, “b” y “c”.
B) P (x, y) = x4 – x3 y2 + 5 a x + 6 Las variables son las letras “x” e “y” y las constantes son “5”, “a” y 6.
24 26 2 2 34 1
NOTACIÓN DE POLINOMIOS
a) P (x)
=
b) P (x)
=
E = 121 Rpta. c) P (x,y) =
04.- Tres términos consecutivos de un polinomio ordenado y completo en forma descendente están representados por: P(x)= .... + x a+b+1 – x2a - 1+ 3bx3b-1-.... Calcular el valor de “a” Solución En este caso se cumple que la diferencia de dos exponentes consecutivos es igual a la unidad, es decir: a + b + 1 - (2a – 1) = 1 ......... () 2 a – 1 - (3 b – 1) = 1 ......... (ß) Simplificando: - a + b = -1 ..................... 2a - 3b = 1 ……………….
() (ß)
Resolviendo para “a” a
1 1 1 3 1 1 2 3
=
3 1 2 32 1
a=2
Rpta.
se hace tipo de
axb c xd a x2 b x c
x2 y3 x2 y3
+xy–9
EJERCICIOS 01.- Sabiendo que: 5x 3 P(x) = 9x 5 Calcular : P (P (x)) Solución Reemplazando, x por P(x) 5 P( x ) 3 P (P(x)) = 9 P( x ) 5 Como P(x), es conocido 5x - 3 5 3 9x - 5 P(P(x)) = 5x - 3 9 5 9x - 5
Efectuando las operaciones indicadas: 25 x - 15 - 27 x 15 P (P(x)) = 45 x - 27 - 45 x 25 2x P (P(x)) = P (P(x)) = X Rpta. 2 x 2 3 2 x x x 1 x 5
02.- Si; F
ALGEBRA Calcular: E = F(4) Teniendo en cuenta la condición:
Solución Para calcular F(4), hacemos: x2 4 x – 2 = 4 x – 20 x5 18 = 3x x =6 Con la cual: F (4) = (6)3 – (6)2 + (6) – 1 F (4) = 185 Rpta. 03.- Si; f(x) = ax – b y : g(x) = bx – a Hallar; h(x) = f(g (x)) - g (f (x))
a x + a b + ab + b 216 x – 215 3
2
Al comparar: i)
a3 = 216 a =
2º)
g (f(x)) = b f(x) – a g (f(x)) = b (ax - b) – a g (f(x)) = abx – b2 - a De donde: h (x) = abx – a2 – b –ab x + b2 + a h (x) = b2 – a2 + a – b Rpta. 04.- Si; P (P(P(x))) = 216x – 215 Calcular: P (x + 2) Solución Como en la condición el segundo miembro es una expresión de primer grado, entonces P(x) también es de primer grado, es decir: P (x) = a x + b Operando por partes, tendríamos: 1) P (P(x)) = a P(x) + b P (P(x)) = a (ax + b) + b P (P(x)) = a2x + ab + b 2) P(P(P(x))) = a+b(a2z + ab+b) + b P(P(P(x))) = a3 x + a2b + ab + b
216 a = 6
2
ii) a b + ab + b = -215 36 b + 6b + b = -215 43 b = -215 b = -5 Por consiguiente: P (x) = a x + b = 6 x – 5 y : P (x+2) = 6(x+2) - 5 = 6x+7
Solución Operando por partes, tendríamos: 1º) f (g (x)) = a g(x) –b f (g (x)) = a (bx-a) –b f (g (x)) = abx –a2 – b
3
Rpta.
SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES DE PRIMER GRADO.
2.7
Determinante de orden 2.- Es el desarrollo de una matriz cuadrada que presenta dos filas y dos columnas y cuya representación matemática y desarrollo es: Ds : Diagonal Secundaria A2
a1 a 2 = a1 b2 – a2 b1 b1 b 2
Dp : Diagonal principal Ejemplo: El desarrollo de:
5 4 , es : 3 5 2 = Dp – Ds = 5(-5) – (-3)(4) 2 = -25 + 12 = -13 2 = -13 2=
Determinante de orden de tres.- Es el desarrollo de una matriz cuadrada de 3 filas y 3 columnas; su representación matemática es: a1 b1 c 1 3 = a 2 b 2 c 2 a3 b3 c 3 Y su desarrollo por menores complementarios; es: b2 c 2 a2 c 2 a2 b2 3 = a1 - b1 + c1 b3 c 3 a3 c 3 a3 b3
ALGEBRA ó también 3 = a1 (b2 c3 – b3 c2)-b1 (a2 c3 – a3 c2)+ + c1 (a2b3 - a3b2) Ejemplo: 2 3 4 5
Calcular: 3 1 1 2 3 1
Desarrollando 4 1 1 2 4 2 3=2 +3 +1 5 3 3 1 5 1 3 = 2 (1 + 6) + 3 (-4 + 10) + 1 (12 + 5) 3 = 14 + 18 + 17 3 = 49 SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES CON DOS INCÓGNITAS
2.8
Dado el sistema lineal: a1 x + b1 y = c1 .............. () a2 x + b2 y = c2 .............. (ß)
Su resolución por la regla de Kramer teniendo en cuenta que:(a1 b2 – a2 b1 0)
es: x
y
x s
y s
c1 c2
b1 b2
a1
b1
a2
b2
a1 a2
c1 c2
a1 a2
b1 b2
c 1b 2 c 2b1 ; a1b 2 a 2b 2
a1c 2 a 2 c 1 a1b 2 a 2b1
Donde: x = Determinante de x y = Determinante de y s = Determinante del sistema Ejemplo 1.- Calcular “x” en el sistema: 5x – 3y = 11 .............. () 4x - 5y = 1 ..............(ß) Solución: De acuerdo a la teoría:
x
11 3 1 5 5 3 4 5
55 3 52 25 12 13
x=4 Rpta. Ejemplo 2.- Calcular “y” en el sistema: -7 x + 5y = -45 ................. () 4x - 3y = 26 ................. (ß) Solución Para el cálculo de “y” tenemos: 7 45 4 26 182 180 2 y -7 5 21 20 1 4 -3 y = -2 Rpta. DISCUSIÓN DE LA SOLUCIÓN 1. Si: x, y R y s 0 el sistema es compatible determinado, y hay una solución única. 2. Si: x = 0; y = 0 y s = 0, el sistema es compatible indeterminado y tiene infinitas soluciones. 3. Si x 0; y 0 y s = 0, el sistema es incompatible, no tiene solución. Ejemplo: Dado el sistema 2x + ky = 5 k ........... () 5x – 4 y = -27 ……….. (ß) para que valor de “K”; es incompatible Solución Calculando “x”, vemos que: 5k k 27 4 20 k 27 K 7K x 2 k 8 5K 5K 8 5 4 Para que no exista solución debe cumplirse que: 8 -5 k – 8 = 0 k = Rpta. 5
2.9
SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES CON TRES INCÓGNITAS
Dado el sistema lineal: a1 x + b1 y + c1 z = d1 .............. () a2 x + b2 y + c2 z = d2 .............. (ß) a3 x + b3 y + c3 z = d3 .............. () Su resolución por la regla de KRAMER, (donde s 0) es:
ALGEBRA
x
y
z
d1 b1 d2 b 2 d3 b 3
c1 c2 c3
a1 b1 a2 b 2 a3 b 3
c1 c2 c3
a1 a2 a3
d1 d2 d3
c1 c2 c3
a1 b1 a2 b2 a3 b3
c1 c2 c3
a1 b1 a2 b2 a3 b3 a1 b1 a2 b2 a3 b3
d1 d2 d3 c1 c2 c3
DISCUSIÓN DE LA SOLUCIÓN: 1. Si: x, y, z R y s 0, el sistema es compatible determinado. 2. Si x = 0 ; y = 0; z = 0 y s = 0, el sistema es compatible indeterminado y tiene infinitas soluciones. 3. Si x 0; y 0, y s 0, el sistema es incompatible, no tiene solución: Ejemplo: Dado el sistema:
x s
=
=
-2k x – 3 y + (k + 5) z = 13 x + y z = 0 3x –2y + 2 z = 10
y s
¿Para que valor de “k”; el sistema es compatible indeterminado?
z s
Ejemplo 1: Calcular el valor de “y” en el sistema: 5 x – 2y + 3 z = 6 .............. 7x + 3y – 4 z = 6 .............. -2 x + 4y + 3 z = 5 ..............
Solución Por determinantes, se tendría:
y
y=
5 6 3 7 6 4 2 5 3 5 2 3 7 3 4 2 4 3
5(38 ) 6(13 ) 3( 47 ) 5(25 ) 2(13 ) 3(34 )
190 78 141 253 125 26 102 253 y =1 Rpta.
.......... (1) ........... (2) ........... (3)
(1) (2) (3)
Solución Calculando “x” 13 0 10 x 2k 1 3
vemos que: 3 k5 1 1 2 2 3 k 5 1 1 2 2
De donde: 13 (0) 3 (10) (k 5) ( 10) x 2 k (0) 3 (5) (k 5) ( 5) 30 10 k - 50 - 10k - 20 x= 15 - 5 k - 25 - 5k - 10 Para que sea compatible indeterminado: 0 X= 0 1) –10 k – 20 = 0 K = -2 2) –5 k - 10 = 0 K = -2 k = -2 Rpta.
3.1
PRODUCTOS NOTABLESIDENTIDADES Solución ECUACION DE 2DO GRADO El término independiente
PRODUCTOS NOTABLES
Los productos notables son fórmulas que permiten efectuar multiplicaciones indicadas, sin aplicar los criterios generales de la multiplicación algebraica, y deben satisfacer las siguientes propiedades: PROP. 1 El grado del producto es igual a la suma de los grados de los factores, en efecto: Gºproducto = Gºfactores Ejemplo. 1: Hallar el grado de P(x) Si: P(x)=(x4+ 3) (x6–2x–3) (x3 – 4) Solución: Observemos que el grado en cada paréntesis es: P(x) = (x4 + 3) (x6 – 2x – 3) (x3 – 4) Gº = 4 Gº = 6 Gº = 3 Gº [P (x)] = 4 + 6 + 3 = 13 Ejemplo 2: Hallar el grado de R(x) Si: R(x) = (x2 + 5)3 (x4 – 1)6 Solución: Para este caso, el grado correspondiente en cada paréntesis es: R(x) = (x2 + 5) 3 (x4 – 1) 6 6 24 Gº [R (x)] = 6 + 24 = 30 PROP. 2 El término independiente del producto es igual al producto de los términos independientesde los factores, es decir: (T.I.factores) EjemploT.I. 1: producto Hallar=el término independiente de P(x) en: P(x) = (x3 – x + 2) (x4 – x – 6) (x7 – 3)
en cada paréntesis es: P(x) = (x3 – x + 2) (x4 – x –6) (x7 – 3) T.I = 2
T.I = -6
T.I = -3
T.I. [ P(x)] = (2) (-6) (-3) = 36 Ejemplo 2: Hallar el término independiente de P(x) en: P(x) = (x2 – 1)5 (x4 – x3 – 2)3 . Solución: En este caso, el término independiente en cada paréntesis es: P(x) = (x2 – 1)5 (x4 – x3 – 2)3 T.I= (-1)5 T.I. = (-2)3 T.I. [ P(x)] = (-1)5 (-2)3= (-1) (-8) = 8 OBSERVACIONES Debemos tener en cuenta las siguientes potenciaciones, respecto a los radicales monómicos. ( 2 )2 =
1)
2 =
2
4 =2
2
2)
( 2) = 2
3)
(2 2 )2 = 22 2 2 = 4 (2) = 8
4)
(3 2 )2 = 32
5) ( 2 )3 = 3
2
2 2 = 9 (2) = 18 2=
2
3
4
2 =2 2
3
6) (2 2 ) = 2 . 2 = 8(2 2 ) = 16 2 7) ( 3 )3 =
3
3 =3 3
3 3
8) (3 3 )3 = 33. 3 = 27 (3 3 ) = 81 3 Para un entendimiento coherente respecto a los productos notables y las identidades, los observaremos por grupos:
3.2 I.
GRUPO: I
Cuadrado del Binomio
(a + b)2 = a2 + 2ab + b2 (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 II. Cubo del Binomio * (a + b)3 = a3 + 3a2 b +3 ab2 + b3 * (a - b)3 = a3 - 3a2 b +3 ab2 - b3 Estas mismas fórmulas se pueden expresar bajo las formas: * (a + b)3 = a3 + b3 + 3ab (a + b) * (a - b)3 = a3 - b3 - 3ab (a - b) III. Diferencia de cuadrados (suma por diferencia) * (a + b) (a – b) = a2 – b2 IV. Suma y Diferencia de cubos * (a + b) (a2 – ab + b2) = a3+ b3 * (a - b) (a2 + ab + b2) = a3 - b3
3.3
2 S = n (2 3 ) (2 3 ) n 22 - 3
S n 4-3
Sn 1 = 1
03. Calcular: R = ( 2 1 )5 Solución: Expresando convenientemente, tendría:
Operando por partes: [( 2 -1)2]2 = (2 – 2 2 +1)2 = (3-2 2 )2 = 9 - 12 2 + 8 = 17 – 12
2
Con lo cual, se tendría: R = (17 – 12
2 ) ( 2 -1)
R = 29
2 - 41
04. Si: x – x-1 = 6 Calcular x3 + x-3
Solución Teniendo en cuenta que:
Solución Elevando la obtiene:
(a +b) (a –b) = a – b
2
Entonces: * (x + a) (x – a) = x2 – a2 * (x2 - a2) x2 + a2) = x4 – a4 * (x4 – a4) (x4 + a4) = x8 – a8 Por consiguiente: R = x8 – a8 + a8
R = x8
02. Simplificar: S = n 2 3. n 2 3. Solución Dado que:
n a. n b
n ab
a0b0
2
Rpta.
01. Efectuar R = (x+a) (x-a) (x2 + a2) (x4+ a4) + a8
2
se
R = [( 2 - 1)2]2 ( 2 - 1)
R = 17 2 - 17 – 24 + 12
EJERCICIOS
Rpta.
condición
al
cubo,
(x + x-1)3 = ( 6 )3 x3 + x-3 + 3x . x-1 (x + x-1) = 6 6 Dado que: x + x-1 = 3
x +x
-3
6
+3 6 =6 6
x3 + x-3 = 3 6
Rpta.
se
3.4
Solución: Haciendo el cambio de variables:
GRUPO: II
V. Multiplicación de binomios con un término en común. *)
(x +a ) (x + b) = x2 + (a +b) x + ab
**) (x + a) (x + b) (x + c) = x3 + (a + b + c) x2 + (ab + ac + bc) x + abc
VI. Cuadrado del trinomio (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2ab + + 2ac + 2bc VII. Cubo del trinomio Forma 1: (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + + 3 (a + b) (a + c) (b + c) Forma 2: (a + b + c)3 = a3 + b3 + c3 + + 3a2b + 3a2c + 3b2a + 3 b2c + + 3c2a + 3c2b + 6 abc
se tendría en S. S = (x + c)3 – (x – c)3 –(c + y)3 – (c-y)3 Desarrollando cada término x3 + 3x2c + 3xc2 + c3 -x3 + 3x2c – 3xc2 + c3 -c3 - 3c2y – 3cy2 - y3 -c3 + 3c2y2 – 3cy2 + y3 ---------------------------------S = 6x2 c - 6c2 y2 S = 6 c [ x2 – y2 ] Volviendo a las variables originales: S = 6c [ (a + b)2 – (a –b)2 ] S = 6c [ a2 +2ab + b2 –a2 + 2ab –b2] S = 6c [4ab] S = 24 abc Rpta. S =
03. Sabiendo que: F=
3.5
(x - 5) (x 6) (x - 1) (x 2) 196
Hallar : G =
EJERCICIOS
01. Simplificar S = (a + b + c)2 + (a + b – c)2 + + (a – b + c)2 + (- a + b + c)2
a+b=x a- b=y
F 16, 25
Solución: Observemos que: F=
(x - 5) (x 6) (x - 1) (x 2) 196
Se transforma en: Solución Desarrollando cada término, se tendría:
F=
a2 + b2 + c2 + 2ab + 2ac + 2bc a2 + b2 + c2 + 2ab - 2ac - 2bc a2 + b2 + c2 - 2ab + 2ac - 2bc a2 + b2 + c2 - 2ab - 2ac + 2bc -------------------------------------------S = 4a2 + 4b2 + 4c2
F=
(a 30) (a 2) 196
F=
a2 - 32 a 256
S=
(x2 x - 30) (x2 x - 2) 196
Haciendo : x2 + x = a
Como la cantidad subradical es un cuadrado perfecto. F=
(a 16) 2
Factorizando “4”: S = 4(a + b +c ) Rpta
ó :
2
02. Simplificar: S = (a + b + c)3 - (a + b - c)3 – - (a-b+ c)3 - (-a + b + c)3
Reemplazando en G:
2
2
2
F = a – 16
F = x + x – 16
G=
x2 x - 16 16, 25
G=
x2 x
1 4
Siendo la cantidad cuadrado perfecto
sub-radical,
un
1 1 G = (x ) 2 G= x+ 2 2 ó lo que es lo mismo 2x 1 G= Rpta. 2
IGUALDADES CONDICIONALES
3.7
A) Si : a + b + c = 0; se verifica que: 1.) a2 + b2 + c2 = - 2 (ab + ac + bc) 2.) a2b2 + a2c2 + b2c2 = (ab+ ac + bc)2
3.6
GRUPO: III
IDENTIDADES Son expresiones algebraicas que nos permite efectuar operaciones por simple inspección, entre las de mayor importancia, tenemos: VIII.
Identidades de Legendre
1º) (a+b)2 + (a – b)2 = 2 (a2 + b2) 2º) (a+b)2 - (a – b)2 = 4 ab IX. Identidades de Lagrange 1º) (ax + by)2 + (ay – bx)2 = (a2 + b2) (x2 + y2) 2º) (ax + by + cz)2 + (ay – bx)2 + + (az – cx)2 + (bz - cy)2 =(a2+b2+ c2) (x2 + y2 +z2) X. Identidades de Gauss: 1º) (a + b + c) (a2+ b2 + c2-ab-ac-bc) = = a3 + b3 + c3 – 3abc 1 2º) (a + b + c) [(a-b)2 + (a-c)2 + 2 + (b-c)2] = a3 + b3+ c3 – 3abc XI. Identidades de Argand 1º) (x2 + xy +y2) (x2 – xy + y2) = = x4 + x2 y2 + y4 2º) (x2 + x + 1 ) (x2 – x + 1) = x4 + x2 + 1
3.) a3 + b3 + c3 = 3abc 2 2 3 3 3 2 a5 b5 c5 4.) a b c a b c = 5 2 3 2 2 5 5 5 2 a7 b7 c7 5.) a b c a b c = 7 2 5
B) Si: a2 + b2 + c2 = ab + ac + b a=b=c C) Si :
1 1 4 x y xy
3.8
01.-
x=y
EJERCICIOS Sabiendo que; Calcular: 4
a x9
a x9
4
x9 7 a
x9 a
Solución Sea E : 4
a x9
4
x9 a
Elevando el cuadrado, se obtiene: E2 =
a x9
2 4
E2-2 = Nuevamente obtenemos: (E2 –2 )2 =
a x9
a x9 a
4
x9 + a
x9 a
x9 elevando
x9 +2 a
el
x9 a
cuadrado
Reemplazando el valor de la condición: 2
E –2=
72 3
De donde: E2 = 5
E=
5 Rpta.
a, b y c son los coeficientes respectivos de sus términos.
3.10 I.
1 1 4 02.- Si: x y xy
Calcular: R=
x2 y2 x 2xy y
RESOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO
Por factorización.- Si el discriminante de la ecuación: ( = b2 – 4 ac) es un cuadrado perfecto, es decir: 0, 1, 4, 9, 16, 25, ........ Para su solución aplicamos aspa simple
Solución Operando en la condición: xy 4 xy xy Por proporciones: (x + y)2 = 4xy Desarrollando y simplificando, vemos que: x2 + 2 x y + y2 = 4x y x2 – 2xy + y2 = 0
Ejemplo: Resolver 10 x2 + 11 x – 6 = 0 Solución Para esta ecuación: a = 10, b=11 y c = -6; el discriminante es: = (11)2 – 4 (10) (-6) = 361 como, 361 es un cuadrado perfecto la ecuación se puede factorizar. 10 x2 + 11 x – 6 = 0 2x 3 15 x
(x – y)2 = 0 x=y Reemplazando “x” por “y” en R; se obtiene: R=
3.9
y2 y2 2 y2
R
= 0
y 1-1 y
Rpta.
ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO EN UNA VARIABLE Son aquellas ecuaciones que pueden reducirse a la forma: a x2 + b x + c = 0
(a 0)
donde: ax2 = Término cuadrático bx = Término Lineal c = Término independiente
5x
-2
4x 11x
Con lo cual: (2x + 3) (5 x – 2) = 0 Recordemos que: Si: a. b = 0 a = 0 en nuestro caso : x = II.
b=0
3 2
x=
2 5
Por fórmula.- Se aplica la fórmula cuando la factorización no es inmediata
Deducción: Sea la ecuación: ax2 + bx + c 0
dividiendo entre “a” b c x2 + x 0 a a
x1
2
C oeficiente de x adicionando : 2 a los dos miembros de la igualdad:
b2
c b2 x x 4a2 4a2 a 4a2 dado que los tres primeros términos forman un trinomio cuadrado perfecto, se tendría: 2
b2
3.11
1- 5 2
;
En la ecuación de segundo grado: ax2 + bx + c = 0 (a 0); se cumple que: x1 =
-b- 2a
x2 =
-b 2a
2
x
x=
b 2a
b2 - 4a c 2a
- b b2 - 4 ac 2a
Las dos soluciones o raíces son:
x1 =
- b - b2 - 4 ac 2a
x2 =
- b b2 - 4 ac 2a
De otro lado, siendo: = b2 – 4 ac x1 =
-b- 2a
x2 =
-b 2a
Ejemplo: Resolver : x2 – x – 1 = 0 Solución
En este caso: Con lo cual:
a = 1; b = -1: c = -1 = (-1)2 – 4(1) (-1) =5
1 5 2
NATURALEZA DE LAS RAÍCES DE LA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO
b b2 c x 2 2a a 4a
extrayendo raíz cuadrada
x2
Las raíces de la ecuación de segundo grado, depende de la cantidad subradical. = b2 – 4 a c ( Discriminante) De acuerdo a esto: 1º.- Si: = b2 – 4 a c 0; las dos raíces son reales y diferentes. 2º.- Si: = b2 – 4 a c = 0; las dos raíces son reales e iguales. 3º.- Si: = b2 – 4 a c 0; las dos raíces son números complejos y conjugados. Ejemplo: Hallar los valores de “k” en la ecuación: (k + 1) x2 – (5 k – 3) x + 9 = 0 Sabiendo que sus raíces son iguales Solución Desde que las raíces son iguales 2 entonces: = b – 4ac = 0, es decir: [-(5 k – 3)]2 – 4 (k + 1) (9) = 0 desarrollando, obtenemos la ecuación: 25 k2 – 66 k –27 = 0 25 k 9 9k k
-3
75k 66k
de donde: (25 k + 9) (k-3) = 0
k=3 k=
3.12
9 25
PROPIEDADES DE LAS RAÍCES DE LA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO
Siendo la ecuación del Segundo grado: ax2 + b x + c = 0 ; a 0
reemplazando, (3) en (1): b b 3x2 + x2 = x2 = 4a a 3b Asimismo: x1 = 4a Reemplazando en (2), tendríamos: 3b b c 3b2 16 a c 4 a 4 a a FORMACIÓN DE UNA ECUACIÓN DE SEGUNDO GRADO CONOCIENDO SUS RAÍCES
3.13
Sus raíces son: b b 2 4ac - b b2 4 ac ; x2 2a 2a de donde se cumple:
x1 =
I.
1º) Suma de las raíces: b x1 + x2 = a
Conociendo : “x1” y “x2”, raíces de la ecuación de segundo grado, se cumple que: (x – x1) (x – x2) = 0 llevando a la forma canónica, se tendría la fórmula:
2º) Producto de las raíces: c x1 + x2 = a
x2 – (x1 + x2) x + x1 x2 = 0
II.
3º) Diferencia de las raíces: x1 + x2 =
; a
(x, x2)
Ejemplo: ¿Qué relación guardan los coeficientes de la ecuación: ax2 + bx + c = 0; a 0 Si una de sus raíces es el triple de la otra?. Solución De acuerdo a los datos, se tiene:
b ........ a c x2 = ........ a x1= 3x2 ........
x1 + x2 = -
(1)
x1
(2)
(3)
Conociendo la suma de las raíces : S = x1 + x2 y el producto de ellas mismas P = x1 . x2, la fórmula a utilizar es: x2 – Sx + P = 0
Ejemplo: Formar una ecuación de segundo grado de coeficientes reales, si una de sus raíces es: 2 + 6. Solución Como las raíces irracionales se presentan por pares conjugados, entonces: x1 = 2 + 6 x2 = 2 - 6 con lo cual: i) x1 + x2 = 2 + ii)
6 +2-
6 =4
x1 + x2 = (2+ 6 ) (2- 6 ) = 4-6=-2
Reemplazando en la obtenemos la ecuación: x2 – 4x – 2 = 0
fórmula, (Rpta.)
Ejemplo: Formar una ecuación de segundo grado de coeficientes reales, si una de sus raíces es: 3 + 2i;
i=
1 tal que: i2 =-1
“i” es la unidad imaginaria. Solución Siendo: x1= 3 + 2i x2 = 3 – 2i Ya que las raíces complejas presentan por pares conjugados tiene que: i) x1 + x2 = 3 + 2i + 3 – 2i = 6 ii) x1 x2 = (3+2i) (3– 2i) = 9 –4i2 = reemplazando en la fórmula, obtiene: x2 – 6x + 13 = 0 Rpta.
3.14
Solución Ya que las raíces son las mismas, se cumple que: a 3 a 4 3 1 b 1 2b 4 6 2 de donde obtenemos, el sistema: 2a - b = 7 ........ () a – b = 2 ........ (ß) resolviendo () y (ß), obtenemos: a=5
se se
13 se
ECUACIONES DE SEGUNDO GRADO QUE TIENEN LAS MISMAS RAÍCES Las ecuaciones: ax2 + bx + c = 0; (a 0) …. (1)
3.15
b=3
ECUACIONES DE SEGUNDO GRADO QUE TIENEN UNA RAÍZ COMÚN
Las ecuaciones: ax2 + bx + c = 0 …….. (1) dx2 + ex + f = 0 ....... (2) tienen una raíz común; se elimina “x2” y se obtiene la raíz común; es decir: adx2 + bdx + cd = 0 …… () adx2 + aex + af = 0 …… (ß) restando () – (ß); se obtiene: x (bd – ae) + (cd – af) = 0
x=
af -cd b d- ae
dx2 + ex + f = 0; (d 0) …. (2) Tienen las mismas raíces, si: a b c d e f Ejm: Calcular “a” y “b” en las ecuaciones: (a - 3)x2 – (a - 4) x + 3 = 0; …. (1) (b +1)x2 – (2b-4) x + 6 = 0; …. (2)
OBSERVACIONES 01. En la ecuación de segundo grado: ax2 + bx + c = 0 ; a 0 Las raíces son numéricamente iguales y de signo contrario. Si : b=0 02. En la ecuación de segundo grado: ax2 + bx + c = 0; a 0 Las raíces, son recíprocas.
Sabiendo que tienen las mismas raíces:
Si :
a=c
DIVISION ALGEBRAICA TEOREMA DEL RESTO 4.1
DIVISIÓN ALGEBRAICA
4.2
Es la operación inversa a la multiplicación que tiene por objeto hallar una expresión algebraica llamado cociente; obtenida de otras dos expresiones algebraicas llamadas dividendo y divisor, de tal forma que el valor numérico del cociente sea igual al cociente de los valores numéricos del dividendo y divisor, para cualquier sistema de valores atribuidos a sus letras.
Qº = Dº - dº 2. En toda división algebraica el grado del residuo máximo es una unidad menos que el grado del divisor. Rº max = dº - 1 3. En toda división algebraica el término independiente del dividendo es igual al producto de los términos independientes del divisor por el cociente más el termino independiente del residuo.
ELEMENTOS DE UNA DIVISIÓN
Dividendo Divisor Cociente Resto o residuo
.............. .............. ............. .............
: : : :
D d Q R
T.ID = T.Id x T.IQ+ T.IR 4. Cuando se dividen polinomios homogéneos, el cociente y residuo, también son homogéneos, pero el grado absoluto del residuo es igual al grado absoluto del dividendo.
A) Cociente exacto (R 0).- El resto de la división es un polinomio idénticamente nulo. D=dQ
ó
D =Q d
B) Cociente inexacto (R 0).- El resto de la división es un polinomio no nulo. D=dQ+R
ó
D R =Q+ d d
1. En toda división algebraica el grado del cociente es igual al grado del dividendo menos el grado del divisor.
PROPIEDADES GENERALES DE LA DIVISIÓN ALGEBRAICA
G.A. (R) = G.A. (D)
4.3
CASOS DE LA DIVISIÓN I.- Para el caso de dos monomios i) Se dividen los signos de acuerdo a la regla de los signos = + = = + = ii) Se dividen los coeficientes iii) Se dividen las letras aplicando las leyes de exponentes
a)
am an
a
m n
a b m b am
b)
Horner se disponen los términos de la siguiente forma:
m
4
II.- Para el caso de dos polinomios Podemos utilizar cualquiera de los siguientes métodos: a) Método general o normal b) Método de los coeficientes indeterminados. c) Método de Horner d) Regla de Ruffini Observación .- En la división de dos polinomios estos deben ser completos y ordenados en forma descendente, con respecto a una letra llamada ordenatriz; si faltase alguna variable, ya sea en el dividendo o en el divisor, se completarán con ceros.
4.4
DIVISIÓN POR HORNER
Este método es aplicable para polinomios completos y ordenados en forma descendente, con respecto a una de sus letras, llamada ordenatriz. Así tenemos: ESQUEMA DE HORNER
El 1º con propio signo
t = dº
d Con signo cambiado (#t)
D
I
V
I
D
E
N
D
O
i v i s o R COCIENTE
RESTO
Ejemplo.- Efectuar por Horner:
12
3
A continuación aplicamos los siguientes pasos: 1. Se divide el primer término del dividendo entre el primer término del divisor, obteniendo el primer término del cociente. 2. El primer término del cociente multiplica a los términos con signo cambiado del divisor y el producto se escribe en la segunda fila debajo de los términos de dividendo corriendo un lugar a la derecha. 3. Se reduce la siguiente columna y el resultado se divide entre el primer término del divisor obteniendo el segundo término del cociente el cual multiplica a los términos cambiados del divisor. El producto resultante se escribe en la tercera fila, debajo de los términos del dividendo corriendo un lugar a la derecha. 4. Se continua este procedimiento hasta obtener un término debajo del último término del dividendo. 5. Los coeficientes del resto o residuo, se obtienen directamente de cada una de las columnas que le pertenecen. Respecto al ejemplo dado, tendríamos: 12 -8 20
4
12
- 17 9
12x 17 x 20 x 8x 7
Solución Observemos que: Qº = Dº - dº = 4 – 2 = 2 Rºmax = dº - 1 = 2 – 1 = 1 Como los polinomios son completos y ordenados; de acuerdo al esquema de
- 8 + 7
2
2
4x 2 3x 2
+ 20
3
3 4
- 17
+ + -
20
- 8 +
7
6 6 - 4 15 + 10
2 3 2
x
- 2 x
+
5
3
T.I.
x
+ 17 T.I.
de donde: Q (x) = 3x2 – 2x + 5 R (x) = 3 x + 17
(cociente) (Resto)
Ejemplo: Efectuar por Horner 4
3
2 2
3
12a 23a b 51a b 30ab 20b
4
4a 2 5ab 7b 2 Solución De acuerdo a las propiedades observamos (respecto a la letra “a”) Qº = Dº - dº = 4 – 2 = 2
4
12
5
- 23 15
1
20 +
51
- 30 + 20
3
- 2
+
5
1
1
+
0
2
+
4
+
a -
b
+ 2 5 + 10
2
9
2
35
- 15
Por consiguiente: Q (a , b) = 3a2 – 2ab + 5b2 R (a , b) = 9ab3 – 15 b4
4.5
-
+ 14 25 -
-7
2
1
- 21 - 10
Ejemplo 1.- Calcular “a” y “b” en la división exacta: 2x 4 x3 ax b Solución: Por Horner tendríamos: 2 1 5
Además: G.A. (Dº) = G.A. (Rº) = 4 Por Horner, se tendría: -8
Regla Nº 3.- En toda división exacta los coeficientes del dividendo y del divisor se pueden escribir en sentido contrario y al efectuar la división esta sigue siendo exacta.
x2 x 2
Rºmax = dº - 1 = 2 – 1 = 1
12
Regla Nº 2.- Si en una división nos dan como dato el resto, entonces el resto obtenido por Horner y el resto que es dato son polinomios idénticos.
CÁLCULO DE COEFICIENTES EN EL DIVIDENDO O EN EL DIVISOR
En la solución de estos problemas debemos tener en cuenta las siguientes reglas: Regla Nº 1.- Dos polinomios son divisibles, o uno de ellos es múltiplo de otro, o nos dicen que la división entre ellos es exacta; cuando el resto o residuo de la división es un polinomio nulo.
+
1
Aquí vemos que: i) a + 2 + 5 = 0
+
5
0
+ 0
a = -7
Rpta.
ii) –b + 10 = 0 b = 10 Rpta. Ejemplo 2.- Calcular “a” y “b” en la división: 3 x 4 x 3 2x 2 ax b
x2 x 1 Sabiendo que su resto es 4 x – 3 Solución: Aplicando el método de Horner: 3 2 1 1
3
-
1
1
+
3
2
2
+
2
a -
b
-
2 1 -
- 3
-1 3
-
+
1
De las columnas del resto
4
1
- 3
Vemos que: i) -a - 2 + 1 = 4
ii) –b – 1 = -3
a = -5
Rpta.
b= 2
Rpta.
Divisor = 0
P (x)
xb=0
x= b
Ejemplo 3.- Calcular “a” y “b” en la división exacta (Horner inverso)
COCIENTE
ax 4 bx 3 x 2 x 2
El primer elemento del dividendo se baja y corresponde al primer elemento del cociente, se procede como en la división por Horner y el resultado de reducir la última columna es el resto de la división.
x2 x 1 Solución: Escribiendo los coeficientes en sentido contrario, se tendría el siguiente esquema de Horner: -2 -1
-2
1 -
-
1
2
-
2
1
-1
-1 2
-
1
Ejemplo # 1 : Efectuar: 2x 4 x 2 3 x 2 x2
-4
1
+
4
-
b +
a
+ 1 4 - 4 0
+ 0
Solución Del esquema de Ruffini, tendríamos: x+2=0
2+ 0– 1+ 3 -2
x = -2
- 4 + 8 – 14 + 22 2 -4
De donde: i) -b + 1 + 4 = 0 ii) a – 4 = 0
x3 x2
b=5
Rpta.
a=4
Rpta.
RESTO
+ 7 - 11
x
+20
T.I.
Con lo cual: Q(x) = 2x3 – 4x2 + 7x – 11 (cociente) Rpta.
4.6
DIVISIÓN POR RUFFINI
Este método es aplicable para divisores, binomios o transformables a binomios; es un caso particular de la división por Horner. Se presentan dos casos: I.- Primer caso : P(x) x b Dividendo : P(x) Divisor :x b Esquema de Ruffini:
R(x) = 20 (Resto)
Ejm. # 2 : Hallar “k” en la división: x4 - 2x3 kx2 x k x2
Sabiendo que es exacta. Solución Como la división es exacta, el resto es un polinomio nulo, es decir:
Ejemplo 2: Determinar “k” en la división: X +2 = 0
1–2
+ k
-2
+ 8
X = -2
+1
+k
- 2k-16
4k +30
1 - 4 +(k+8) +(-2k-15)
Observemos que: K + 4 k + 30 = 0
k = -6
II.- Segundo caso : Dividendo Divisor
: :
10x4 x3 4x2 - 5x 2k 2x 1 sabiendo que el resto es: 3k – 2
0
Solución Aplicando Ruffini, tendríamos:
Rpta.
P(x) ax b
2X +1 = 0
10
+ 1
+ 4 – 5 + 2k
-5
+2 -3 + 4
X =-1/2
P (x) axb
10
-4
+ 6-8
3k-2
k=6
Rpta.
De la condición:
Esquema de Ruffini
2k + 4 = 3 k – 2
ax b = 0
P(x)
4.7 x=
b a
Resto
COCIENTE a En este caso :
+ 11
-6
+ +
4 15
5
Q (x) = 3x2 – 2x + 3 R (x) = 0
3- 2+ 0+ 5 -7
- 9 + 33 – 99 + 282 3 - 11 + 33 - 94 +275
- 4
-10
Y+3=0
Y = -3
Solución: Por Ruffini, se tendría:
15
3 y4 - 2 y3 5 y - 7 y3
Por Ruffini:
15 x3 - 4x2 11 x 6 5x2
X =-2/5
x4 3
Tendríamos:
Ejemplo # 1: Efectuar:
15
01. Efectuar: 3x16 2x12 5x 4 7 Solución: Haciendo la transformación: x4 = y
Q (x) = COCIENTE a R (x) = Resto
5X +2 = 0
CASOS ESPECIALES
+
6
- 6 0
y3
y2
y
T.I.
Obtenemos: Q (y) = 3y3 – 11 y2 + 33 y – 94 R (y) = 275 Como : y = x4 ; en función de “x” Q (x) = 3x12 – 11 x8 + 33 x4 – 94 R (x) = 275
4.8
TEOREMA DEL RESTO
Este teorema es importante por que nos permite encontrar el resto de la división, sin efectuarla. Enunciado.El resto de dividir un polinomio racional P(x) entre un divisor binomio de la forma (a x b) o cualquier otro divisor transformable a binomio; se obtiene al calcular el valor b numérico de P ( ) a DEMOSTRACIÓN DE TEOREMA: En concordancia con los elementos de la división, tenemos: Dividendo : P(x) Divisor : axb Cociente : Q (x) Resto : R (x) (incógnita) De la identidad fundamental: DdQ+R Se tiene: P (x) = (a x b) Q (x) + R (x) b Evaluando P(x) para X = a Se obtiene: b b b P ( ) = [a ( ) b ] Q ( ) + R(x) a a a b b b b P ( ) = [ ] Q ( ) + R (x) a a a a b b Como vemos = 0; con lo cual: a a b Resto = R (x) = P ( ) L.q.q.d. a
4.9
CASOS QUE SE PRESENTAN
Primer Caso:
P( x ) ax b
Reglas para determinar el Resto: 1º .- Divisor igual a cero : a x b = 0 b 2º .- Hallamos el valor de x: x = a 3º .- Reemplazamos el valor de “x” en
el polinomio dividendo y el valor obtenido es el resto de la división Ejemplo # 1: Hallar el resto de la división: 2x 9 3 x 5 5 x 4 7 x 6 x 1 Solución Aplicando las reglas tendríamos: 1º.- Divisor = 0 x + 1 = 0 2º.- Cálculo de x x = -1 3º.- Reemplazando en el dividendo; x = -1, obtenemos: Resto = 2(-1)9 – 3(-1)5 + 5(-1)4 – 7(-1) + 6 teniendo en cuenta que : (-)
Par
=+
(-)
Impar
=-
Resto = -2 + 3 + 5 + 7 + 6 Resto = 19
Rpta.
Ejemplo # 2.- Determine el valor de “k” en la división exacta. 2 x3 - (3 k - 2) x2 - x 6 k x2 Solución Como la división es exacta, el resto, es igual a cero y de acuerdo a las reglas del teorema del resto tendríamos: 1º.- Divisor = 0 x + 2 = 0 2º.- Cálculo de x x = -2 3º.- Resto = 0 2 (-2)3 – (3k – 2) (-2)2 – (-2) + 6k = 0 -16 – 12 k + 8 + 2 + 6k = 0 -6 k = 6
k = –1
Segundo caso:
Rpta.
P( x ) ax n b
; (n 2)
Reglas para determinar el resto: 1º.- Divisor = 0 axn b = 0 b 2º.- Cálculo de xn xn = a 3º.- Reemplazamos el valor de xn en el polinomio dividendo y el valor obtenido es el resto de la división:
Ejemplo # 1: Hallar el resto de la división: x 5 2x 3 5 x 2 3 x 2 x2 2
Solución: Expresando el dividendo en función de “x2” se tendría:
(2x 23 x 5 3) ( x 1)
x2 2 Aplicando las reglas: 1º.- x2 + 2 = 0 x2 = -2 2º.- Por consiguiente: R(x) = (-2)2 x + 2 (-2) x – 5 (-2) + 3 x -2 R (x) = 4 x – 4 x + 10 + 3 x – 2 R (x) = 3 x + 8
Rpta.
Ejemplo # 2: Si el resto de la división: ax 7 3 x5 bx 2 5
es:
x2 1 x – 6. Hallar (a + b)
Solución Expresando el dividendo en función de x2, se tendría:
a( x 2 )x 3( x2 )2 x b( x2 ) 5 x2 1 Del teorema del resto: 1º.- x2 + 1 = 0 x2 = -1
2º.- R(x) = a (-1)3 x + 3 (-1)2 x + b (-1) – 5 R (x) = (-a + 3) x – b – 5 Como: R(x) x - 6 Se cumple que: (-a + 3) x – b – 5 x – 6 Comparando los coeficientes: i) -a + 3 = 1 a=2 ii) –b – 5 = - 6 b=1 a+b =3 Rpta.
Ejemplo # 3: Hallar el resto de la división: 23 5
2x
x 3
x2 x 1
(x2 + x + 1) ( x – 1) = x3 – 1 Con la cual, se tendría :
( x2 )2 x 2( x2 )x 5( x2 ) 3x 2
Solución Siendo el divisor un trinomio hay que transformarlo a binomio, mediante la identidad
( x 2 x 1) ( x 1)
2x 24 2x 23 x 6 x 5 3 x 3 x3 1 Expresando el dividendo en función de x3: 3 8 3 7 2 3 2 3 2
2( x ) 2( x ) x ( x ) ( x )x 3x 3 x3 1
Recordemos que: si al dividendo y al divisor se multiplican por una misma cantidad, el cociente no se altera pero el resto queda afectado por la cantidad que se está multiplicando; en consecuencia: Por el Teorema del resto: 1º.- x3 – 1 = 0 x3 = 1 2º.- Con lo cual: (x - 1) R(x) = 2(1)8 – 2(1)7 x2 – (1)2 + + (1) x2 + 3x – 3 (x - 1) R (x) = - x2 + 3 x – 2 -x2 + 3 x – 2 R (x) = ----------------x - 1 Por la regla de Ruffini:
x=1
-1
+3
-
2
-1
- 1 +2
+ 2 0
Obtenemos: Resto:
R(x) = -x + 2
Rpta
COCIENTES NOTABLES FACTORIZACION COCIENTES NOTABLES Son cocientes cuya forma general es: an bn ab
;
n z+
El desarrollo de estos cocientes se pueden efectuar directamente sin aplicar los criterios generales de la división algebraica Todo cociente notable debe satisfacer los siguientes principios: 1º El resto de la división debe ser igual a cero. 2º Las bases deben ser iguales 3º Los exponentes deben ser iguales. Nota.- CoNo = Cociente Notable CASOS QUE SE PRESENTAN Primer caso:
an - bn a - b
n : Puede ser par o impar; siempre será Co no ya que su resto es cero. El desarrollo obtenido por la regla de Ruffini es: an - bn an - 1 an - 2 b ........... bn - 1 a-b
Ejemplo: a4 - b 4 a - b
= a3 + a2 b + ab2 + b3
Segundo caso:
an bn a b
n : En este caso debe ser impar necesariamente; para que el resto sea cero y el cociente sea notable.
El desarrollo obtenido por la regla de Ruffini es: an bn an - 1 an - 2 b , - ........... -, bn - 1 ab
Ejemplo: a5 b5 = a4 – a3 b + a2 b2 – ab3 + b4 ab
Tercer caso:
an - bn a b
n : Para este caso debe ser un número par necesariamente, lo cual nos da un resto cero y por consiguiente el cociente es notable. El desarrollo obtenido por la regla de Ruffini es: an - bn an - 1 an - 2 b , ........., - bn - 1 ab
Ejemplo: a4 - b 4 = a3 – a2b + ab2 – b3 a b
Cuarto caso:
an bn a-b
n : Ya sea par o impar, el resto no será cero, por consiguiente este tipo de cociente nunca será cociente notable. PROPIEDADES GENERALES DE LOS COCIENTES NOTABLES Respecto al CoNo cuya forma general es: an bn a b
Se satisfacen las siguientes propiedades: 1º
El resto de la división debe ser igual a cero. El número de términos que tiene en su desarrollo es igual al exponente del dividendo del cociente notable. El desarrollo de un CoNo es un polinomio homogéneo cuyo grado es igual al exponente del dividendo del CoNo menos uno. En el desarrollo de un CoNo los exponentes de la primera y segunda base varían consecutivamente en forma descendente y ascendente desde el mayor exponente, hasta el exponente cero. Respecto a los signos de los términos del desarrollo de un CoNo, debemos considerar lo siguiente:
2º
3º
4º
5º
i)
Debemos tener en cuenta que: “a” : Primera base del CoNo “b” : Segunda base del CoNo “n” : Número de términos de CoNo “k” : Lugar que ocupa el término que queremos determinar Además: i) TK, es (+) k, es impar ii) TK, es (-) k, es par, pero solo para CoNo de la forma :
ó
iii) TK siempre es positivo para una CoNo de la forma
Ejemplo#1: Dado el CoNo :
a 31 b 31 ab
hallar el T27 Solución: Dado que 27 es un número impar: TK = + (a)n- k (b) k – 1
= +, +, + ..... + (n: Par ó Impar)
ii)
= +, -, +, …....-, + (n: Impar)
iii)
= +, -, +, ……,+, -
(n: par)
FORMULA PARA CALCULAR EL TÉRMINO DE LUGAR “K” EN EL DESARROLLO DE UN CONO
Donde : “a” = a “b” = b “n” = 31 “k” = 27 Remplazando: T27 = (a) 31-27 (b)
27-1
T27 = a4 b26
Rpta.
# 2: Dado el CoNo :
a 43 b 43 ab
En la expansión del CoNo: an bn = an-1 an-2 b + a n-3 b2 …. bn-1 ab
T1
T2
T3
TK
Tn
Vemos que el término de lugar “k” adopta la forma matemática: TK = (a)
n–k
(b)
k–1
; 1kn
hallar el G.A: del T32 Solución: Como el CoNo es de la forma
,
todos los términos son positivos, por consiguiente: TK = + (a) n – k (b) k – 1
Donde: “a” = a “b” = b “n” = 43 “k” = 32 Remplazando: T32 = + (a)43 – 32 (b) 32 – 1 T32 = a11 b31 G.A: = 11 + 31 = 42
5.-
Rpta.
z+
Respecto a los casos que se presentan en los CoNo, deben tenerse en cuenta lo siguiente:
m n = # par o impar p q
b) Forma :
m n = # impar p q
c) Forma :
m n = # par p q
TK = (a) m – k p (b) (k-1) q
; 1 k
m p
Ejemplo # 1: Calcular “n” en el cociente: x 7n - 4 - y 8n -2
Este tipo de división será transformable a cociente notable, cuando satisfaga las siguientes condiciones 1.- El resto de la división debe ser igual a cero. 2.- Las bases deben ser iguales 3.- Los exponentes del dividendo con respecto al divisor deben ser proporcionales y pertenecer al campo de los números enteros positivos, es decir:
a) Forma :
del
está formulado por:
ap b q
4.-
Un término cualquiera desarrollo del CoNo ap b q
am bn
;
(no es CoNo)
am bn
DIVISIÓN DE LA FORMA
m n p q
d) Forma :
x n -2 y n -1
Sabiendo que es notable. Solución: Por ser cociente notable, se cumple que: 7n- 4 8n-2 n-2 n-1
Por proporciones: (7 n – 4) (n –1) = (n – 2) (8n – 2) 7n2 – 11 n + 4 = 8 n2 – 18 n + 4 - n2 + 7n = 0 Factorizando: n=0 n (n – 7) = 0 ó n=7 Rpta. Ejemplo # 2: Calcular (m+n) notables:
en
el
cociente
xm - y7 0 x 3 yn
Si su desarrollo tiene 14 términos: Solución: Por ser cociente notable, se cumple que:
i) m 70 14 3 n ii)
m 14 m 42 3
3.-
70 14 n 5 n
m + n = 47
Rpta.
tc 1 t n
4.-
a9 3 b 1 2 4 a3 b 4
hallar el grado absoluto del T22. Solución: Como 22 es un número par, aplicamos la fórmula: TK = - (a) n - k (b) k – 1 Donde: “a” : Primera base = a3 “b” : Segunda base = b4 “n” : Número de términos =
2
Si “k” es el lugar que ocupa el término del desarrollo de un CoNo y “ k’ ” su término equidistante (término contado a partir del extremo final); se cumple. a) k + k’ = n + 1
OBSERVACIONES IMPORTANTES an bn a b
d) TK y TK’ son de igual signos en los CoNo de la forma :
y
“n” representa el número de términos Si “n” es un número impar existe un término central al cual denotaremos por tc y ocupa el lugar. t c t n 1 2
RECONSTRUCCIÓN DE UN COCIENTE NOTABLE A PARTIR DE LOS TÉRMINOS DE SU DESARROLLO
Para reconstruir un cociente notable a partir de los términos de su desarrollo, debemos tener en cuenta las siguientes reglas: Ley de signos
b) +, -, + ................-,+
c) +, -, +, .............+, -
a) +, +, +, .............. +
2.-
e) TK y TK’ tienen signos diferentes
1º
Podemos notar que: 1.-
k -1
para CoNo de la forma:
Rpta.
1
c) TK’ = tn+1 - k = (a) k – 1 (b) n - k
“k” : lugar que ocupa el término = 22
Dado el CoNo :
tc 1 t n
b) TK = (a) n – k (b)
93 124 31 3 4
Reemplazando: T22 = -(a3) 31 – 22 (b4) 22 – 1 T22 = -a 27 b 84 G.A. 111
2
Ejemplo 3: Dado el CoNo :
Si “n” es un número par existen dos términos centrales y ocupan los lugares.
2º
Ley de variables.- En el dividendo y en el divisor se escriben como bases del CoNo las bases de los términos extremos del desarrollo.
3º
4º
Variación de exponentes.Nos determina los exponentes que deben colocarse en las bases del divisor; la variación descendente es para la primera base y la variación ascendente es para la segunda base. formación del Cociente Notable.Obtenidos los exponentes del divisor, estos se suman con los exponentes de los términos extremos del desarrollo del cociente notable y obtenemos los exponentes del dividendo, formándose el cociente notable.
Solución Por ser un cociente notable los exponentes deben ser proporcionales, es decir: #t =
2 (3 n 21) 4 (3 n 6) n1 2n-3
operando, se tiene: (6n + 42) (2n – 3) = (12n + 24) (n + 1) 12 n2 – 18 n + 84 n – 126 = 12 n2 + 12 n + 24 n + 24 Simplificando: 66 n – 126 = 36 n + 24 30 n = 150 n=5 remplazando:
#t =
2 3 (5) 21 51
# t = 12
Ejercicio Nº 2.- Al efectuar el desarrollo
Ejemplo: Dado el desarrollo x145 + x140 y8 + .......+ y232 formar el CoNo
del CoNo:
Solución De acuerdo a las reglas, tenemos: 1º.- Ley de Signos :
x3 x 2
Hallar el número de términos fraccionarios. Solución: Un término genérico del desarrollo de este CoNo es: TK = (a) n - k (b)
x-y 2º.- Ley de variables: x-y
3º.- Variación de exponentes: 4º.- Formación del CoNo:
x 4 5 - x -3 0
x-y x5 - y 8
x1 5 0 - y 2 4 0 x5 y8
EJERCICIOS
k–1
x3 x -2 15 k
Remplazando: TK = (x3)15 – k ( x -2) k – 1 TK = x 45 – 3 k x – 2k + 2 TK = x 47 –5 k ; 1 K = 15 Los términos serán fraccionarios;
Cuando: 47 – 5 k 0 - 5 k -47 k
Ejercicio Nº 1.- Dado el cociente notable (x2 ) 3 n 2 1 - (y 4 )3 n 6
a b n k
47 5
k 9,4 Dado que:
k 15 ;
entonces:
x n 1 y 2 n- 3
determine el número de términos que tiene su desarrollo.
K = 10, 11, 12, 13, 14, 15 el número de término fraccionarios es 6.
FACTORIZACIÓN La factorización es un proceso contrario a la multiplicación, el cual no está sujeta a reglas específicas; su operación depende de la práctica adquirida. En esencia es la transformación de un polinomio en un producto indicado de factores primos, dentro de un determinado campo numérico. Un polinomio está definido sobre un campo numérico, cuando los coeficientes de dichos polinomios pertenecen al conjunto numérico asociado a dicho campo. Hay tres campos de importancia: Racional : Q ; Real : R; Complejo : C Ejemplo: i) P (x) = 2 x2 – 7x + 3 , está definido en Q , R y C ii)
Q (x) = 2 x5 + 3 x - 3 , está definido en R y C, pero no en Q.
iii)
R (x) = x3 – i x + 2 i – 3; esta definición solo en C .... (i =
1)
Factor ó Divisor.- Es un polinomio de grado distinto de cero que divide exactamente a otro. Factor Primo.- Es un polinomio sobre un campo numérico el cual no se puede transformar en el producto de dos polinomios sobre el mismo campo numérico. Ejemplo #1 .P (x) = x2 – 25 No es primo en Q, ni en R; ni en C, ya que se puede expresar como P (x) = (x + 5) (x – 5). Ejemplo # 2.- Z(x) = x2 – 7 Es primo en Q, pero no en R ni en C, dado que Z (x) = (x + 7 ) (x - 7 ) Ejemplo # 3 .- R(x) = x2 + 16 Es primo en Q y en R pero no es primo en C, ya que R(x) = (x + 4i) (x – 4 i)
Número de factores primos.- Es la cantidad de factores no repetidos que tiene el polinomio, dependiendo sobre que campo numérico se factorice. Ejemplo a) P(x) = x4 – 36 (x2 + 6) (x2 –6) P (x) tiene 2 factores primos en Q b) P(x)=x4 – 36 (x2 + 6) (x + 6 ) (x - 6 ) P (x) tiene 3 factores primos en R c) P(x)=x4 – 36 (x + i 6 ) ((x - i 6 ) (x+ 6 ) (x - 6 ) P (x) tiene 4 factores primos en C FACTORIZACIÓN EN Q I.
Método del Factor Común.- El factor común está contenido en todos los términos de la expresión algebraica a factorizar, con el menor exponente; puede ser monómico o polinómico. Ejemplo # 1: Factorizar: f = 2x4 y3 + 2x4 z2 + 2x4 Solución: El factor común es: 2x4; de donde f = 2x4 (y3 + z2 + 1) Rpta. Ejemplo # 2: Factorizar: f = (a2 + b) x + (a2 + b) y + (a2 + b) z Solución: El factor común en este caso es: (a2 + b); de donde f = (a2 + b) (x + y + z)
Rpta.
Factorización por agrupación de términos Consiste en agrupar convenientemente de forma que se tenga factor comunes polinómicos. Ejemplo # 1: Factorizar f = (a x + by) 2 + (ay – bx) 2
II.
Solución: Desarrollando por productos notables. f= a2 x2 + 2ab x y + b2 y2 + a2 y2 –
- 2 ab xy + b2 x2 Simplificando: f = a2 x2 + b2 y2 + a2 y2 + b2 x2 agrupando el primero con el tercero y el segundo con el cuarto, se tiene: f = (a2 x2 + a2 y2) + (b2 y2 + b2 x2) f = a2 (x2 + y2) + b2 (x2 + y2) f = (a2 + b2) (x2 + y2)
DIFERENCIA DE CUADRADOS Para factorizar se extrae la raíz cuadrada de los cuadrados perfectos y se forman un producto de la suma de las raíces, multiplicadas por la diferencia de las mismas. En general. 2m f = a – b2n = (am + bn) (am – bn) bn
TRINOMIO CUADRADO PERFECTO.- Su forma general es:
f = a2m 2 am bn + b
X2
3y2
De donde: f = (x4 + 9y4) (x2 + 3 y2) (x2 – 3y2)
f = (a + b)7 + c3 (a + b)4 – c4 (a + b)3 – c7
A.
B.
9y4
Ejemplo # 2.- Factorizar
Rpta.
III. Método de las Identidades
am
suma x Dif
x4
Solución: Haciendo: (a + b) = x; se tendría: f = x7 + c3 x4 – c4 x3 – c7 factorizando de 2 en 2 f = x4 (x3 + c3) – c4 (x3 + c3) siendo el factor común : x3 + c3 f = (x3 + c3) (x4 – c4) factorizando la suma de cubos y la diferencia de cuadrados, obtenemos finalmente: f = (x + c) (x2 – xc + c2) (x2 + c2) (x + c) (x – c) Ejemplo # 3.- Factorizar:
2n
f = 3 ab (a + b) + 3(a + b)2 c + 3(a + b) c2
Solución Factorizando : 3 (a + b); se tiene a
m
n
b
m n
f = 3 (a + b) [ ab + c (a + b) + c2]
a b
f = 3 (a + b) [ab + ac + bc + c2] am
bn
ambn
(Iguales) f = (a
m
b n)
factorizando en el corchete “2” a “2”
2ambn
f = 3 (a + b) [a (b + c) + c (b + c)] siendo: (b + c) el factor común, se tendría como factores:
2
C. SUMA O DIFERENCIA DE CUBOS.En este caso recordamos los productos notables. 3m
3n
m
n
2m
m
n
2n
Ejemplo # 1: Factorizar f = x8 – 81 y8 Solución Extrayendo a los términos,
suma
f = x8 – 81 y8
Rpta.
MÉTODO DE LAS ASPAS
a + b = (a + b ) (a – a b + b ) 3m 3n m n 2m m n 2n a – b = (a – b ) (a + a b + b )
obtiene:
f = 3 (a + b) (a + c) (b + c)
Aspa
Simple.-
Se
aplica
en
expresiones trinomias de la forma.
se
f = ax2m + bxm yn + c y 2n Se descomponen en factores los extremos y la suma de los productos en aspa debe ser igual al término central.
Es decir, dado :
6)
Descomponer en factores: x5 + x + 1
Rpta. (x2 + x + 1) ( x3 – x2 + 1)
f = ax
2m
+ bxm yn + c y2n
7)
Cuando se factoriza x9 – x hasta donde sea posible en polinomios y monomios
m
n
a1 x
c1 y
a2 xm
c2 yn
a1 c 2 b
Los factores se toman horizontalmente f = (a1 xm + c1 yn) (a2 xm + c2 yn) Ejemplo # 1: factorizar f = 64 a12 b3 – 68 a8 b7 + 4 a4 b11 Solución: Siendo el factor común : 4 a4 b3 Se obtiene: f = 4 a4 b3 [16 a8 – 17 a4 b4 + b8 ] Aplicando aspa simple al corchete 16 a4
-b4
a4 b4
a4
-b4
16 a4 b4 17 a4 b4
f = 4a4 b3 ( 16 a4 – b4 ) (a4 - b4 ) factorizando las diferencias de cuadrados; obtenemos: f = 4 a4 b3 (4 a2 + b2) (2 a + b) (2 a – b) (a2 + b2) (a + b) (a – b) EJERCICIOS Factorizar: 1)
f = x4 + y4 + 2x y (x2 + y2) + 3x y2
Rpta. f = (x2 + xy + y2)2 2)
g = x6 + 2x5 – 3x4 + 4x2 – 1
Rpta. g = (x3 + 3x2 – 1) (x3 – x2 + 1) 3)
f = (a2 + b2 – c2 – d2)2 – 4 (ab + cd)2
Rpta.
f = (a +b + c – d) (a + b– c + d) (a – b + c + d) (a – b– c – d)
g = (x + y)3 + 3xy (1 – x – y) – 1 Rpta. g = (x2 + y2 + 1 – xy + x + y) 4)
f = (z2 – y2)2 (x2 – a2) + 4 x2 y2 z2
Rpta. f = (z2 x + xy2 + az2 – ay2) (z2 x + xy2 – az2 + ay2) 5)
Un factor de: a (a – 1) + a3 – 1 es:
Rpta. (a – 1) ( a + 1)2
con coeficientes enteros, el número de
a2 c1
factores primos es: Rpta. 5 8)
La expresión x2 – y2 – z2 + 2yz + x + y – z
Rpta. (x + y –z) (x – y + z + 1) 9)
Hallar la suma de los factores primos de: a (a2 + ab - 1) – b (b2 + ab – 1)
Rpta. 3 a + b 10) Factorizar la expresión: x4 + 2x3 – 2x – 1, indicar la suma de los factores primos: Rpta.
2x
ÁLGEBRA
FACTORIZACION – MCM / MCD FRACCIONES ALGEBRAICAS Deben cumplirse que: a1 f2
FACTORIZACIÓN POR DOBLE ASPA
Este método es aplicable para polinomios de la forma: f = a x2m + bxm yn + c y2m + dxm + + e yn + f El polinomio debe presentar cierto orden para poder factorizarlo. 1º. Debe tener 6 términos, si falta alguno de ellos, se reemplaza por ceros. 2º. Con respecto al primer trinomio los exponentes centrales deben ser la mitad de los extremos, y en el cuarto y quinto término se repiten los exponentes centrales.
a2 f1 d 3. A continuación descomponemos en factores el coeficiente del tercer término. La primera aspa debe verificar al coeficiente del segundo término y la segunda aspa debe verificar el coeficiente del quinto término. 4. Los factores se obtienen tomando los términos de las aspas en forma horizontal. En conclusión: f = ax2m + bxm yn + cy2n + dxm + eyn +f a1xm
FORMA DE FACTORIZAR
1.
a2xm
Estando ordenado los términos del polinomio, se trazan dos aspas de la siguiente forma: f = (ax2m + bxm yn + cy2n+ dxm + eyn + f
2. Descomponemos en factores los coeficientes de los términos extremos. Multiplicados en aspa y sumados deben verificar al “cuarto término”. f = ax2m + bxm yn + cy2n + dxm + eyn + f a1 f1 a2
f2
c1 yn a1c2 a2c1 b
c2 yn
f1 a2 f1 c1f2 c2f1 e
f2 a1 f2 d
f = (a1 xm + c1 yn + f1) (a2 xm + c2 yn + f2) Ejemplo # 1: Factorizar f = 20 x4 – 21 y6 + 13 x2 y3 – 2x2 + + 23 y3 – 6 Solución Ordenando el polinomio de acuerdo a las reglas dadas, se tiene: f = 20x4 + 13x2y3 – 21y6 – 2x2 + 23y3 – 6
4x2
2 10
5x2
3 -12 -2
Dado que está verificado el cuarto término, descomponemos en factores el “tercer término” f = 20x4 + 13x2y3 – 21y6 – 2x2 + 23y3 – 6
ÁLGEBRA 4x2
-3 y3 28 -15 13
5x2
7 y3
9 14 23
2
10
- 3
-12 -2
Como se han verificado todos los términos, los factores son: f = (4x2 – 3y2 + 2) (5x2 + 7y3 – 3) Ejemplo # 2.- Factorizar f =12a2 –4b2–12c2 – 2ab + 7ac + 14 bc
c1 x2
1. Se decompone en factores los coeficientes de los términos extremos del polinomio de cuarto grado, de forma que : a = a1 . a2 y e = e 1 . e2 multiplicando en aspa y sumando los productos respectivos, obtenemos “c1”, es decir: f = ax4 + bx3 + cx2 + dx + e c2 c1
f = 12a2 - 2ab – 4 b2 + 7ac + 14 bc – 12 c3
4c 16
4a
-3c -9 7
Dado que el cuarto término está verificado, descomponemos en factores el tercer término.
4a
-2b 6 -8 -2
2b
4c 16 ac 6 8 14
-3c -9 ac 7ac
Como todos los términos están verificados, entonces: f = (3a - 2b +4c) (4a + 2b –3c) DOBLE ASPA: “CASO ESPECIAL” POLINOMIO DE CUARTO GRADO
El polinomio a factorizar debe tener cinco términos o en su defecto debe completarse con ceros, su forma canónica es: f = ax4 + bx3 + cx2 + dx + e El problema central consiste en descomponer cx2 en dos términos, dispuestos en la siguiente forma:
a1
e1 = a2 e1
a2
e2 = a1 e2
c1 Nota: “c2” se obtiene por diferencia c2 = c – c1
f = 12a2 – 2ab – 4b2 + 7ac + 14 bc –12 c2
3a
tal que : c1 + c2 = c
FORMA DE FACTORIZAR
Solución: Ordenando convenientemente, se tendría: 3a
c2 x2
2. “c2” se descompone en factores c2 = c’2 . c”2 , donde la primera aspa verifica a “b” y la segunda aspa verifica a “d” f = ax4 + bx3 + cx2 + dx + e c2 c1 a1 x2
c’2x
e1
a2 x2
3.
a1c”2 a2c’2 b
c”2x
Los factores, horizontalmente
c’2 e2 c”2 e1 d
se
e 1 a2 e2 a1 e2 c1
toman
f = (a1x2 + c’2x + e1) (a2x2 + c”2 x + e2)
Ejemplo # 1: Factorizar
f (x)= 20x4 + 2x3 – 11x2 + 19 x – 15
ÁLGEBRA Solución: Descomponiendo en factores los términos extremos, para determinar “c1” se tendría: 4
3
2
f (x) = 20 x + 2x - 11x + 19x -15 -6x2 -5x2 4x2
3 =
15x2
5x2
-5 =-
20x2 -
5x2
Descomponiendo en factores: c2= - 6x2 se tendría: f = 20x4 + 2x3 - 11x2 + 19x -15 -6x2 -5x2 2
4x
-2x
5x2
3x
3= -5=
3.
3. f = 20x2 + 12y2 – 31xy + 2y – 2x -4 Rpta. f = (5x – 4y + 2) (4x – 3y – 2) 4. g = 28a2 + 6b2 – 12c2 – 29ab-10ac + 14 bc Rpta. g = (4a - 3b + 2c) (7a - 2b – 6c)
5. f = 12x2 - 29xy + 15y2 + 24 x – 40y Rpta. f = (4x – 3y + 8) (3x – 5y) 6. g = 20x4+ 9x3 - 20x2 + 21 x - 6
15x2
7. f = 20x4 + 7x3 – 29x2 + 23 x – 21 - 20x2 - 5x2
OBSERVACIONES
2.
Rpta. g = (3x – 4y2 + 6) (7x- 3y2 +2)
Rpta. g = (4x2 – 3x + 2) (5x2 + 6x – 3)
f(x) = (4x2 – 2x + 3) (5x2 +3x – 5) 1.
2. g = 21x2 – 37 xy2 + 12y4 + 48x – - 26 y2 + 12
No todos los polinomios de 4to. Grado se pueden factorizar por doble aspa. Si el polinomio de 4to. Grado es factorizable por doble aspa, debe observarse si cada factor cuadrático es factorizable. El trinomio : ax2 + bx + c = 0 se puede factorizar, si su discriminante ( = b2 –4ac) es un cuadrado perfecto. EJERCICIOS
Factorizar: 1. f = 30a2 – 6b2 – 14c2 – 28ab – - 23ac + 25 bc Rpta. f = (5a - 3b + 2c) (6a + 2b – 7c)
Rpta. f = (5x2 – 2x + 3) (4x2 + 3x – 7)
8. g = 6x4 - 35x3 + 62x2 - 35 x + 6 Rpta. g = (3x – 1) (x – 3) (2x – 1) (x- 2)
9. f = 20 x4n + 7x3n – 19 x2n + 19xn – 15 2n n 2n n Rpta. f = (5x – 2x + 3) (4x + 3x – 5)
10. Rpta.
3)
g = 120x4n – 242x3n + 27x2n + + 135 xn – 54 g = (3xn– 2) (4xn+ 3) (5xn – (2xn – 3)
ÁLGEBRA f(x) = x4 – 2x3 – 16 x2 + 2x + 15 FACTORIZACIÓN POR DIVISORES BINOMIOS
Este método se basa en el criterio del teorema del resto: i) Si: P (x) es divisible entre (x – a) entonces P(a) = 0 ii) Si: P(x) es divisible entre (x + b) entonces P (-b)= 0 Observando en forma inversa i) Si: p (a)= 0; entonces un factor es (x –a) ii) Si: p(-b) = 0; entonces un factor es (x + b) CASO DE POLINOMIOS MÓNICOS
El polinomio mónico se caracteriza porque el coeficiente de su máxima potencia es igual a la unidad. 1. Se hallan todos los divisores del término independiente del polinomio P(x) a factorizar; los divisores se consideran con el signo más y menos. 2. Cada divisor con signo (+) o signo (-) se evalúa en P(x), si alguna de las evaluaciones vale cero, hemos encontrado un factor lineal. 3. Se recomienda encontrar una cantidad de ceros igual al grado del polinomio P(x) menos dos. 4. Los demás factores se encuentran aplicando la regla de Ruffini. Ejemplo # 1 Factorizar :
Solución: Nótese que el polinomio es de cuarto grado, entonces: 1. La cantidad de ceros a encontrar por evaluación es: 4º - 2º =2 2. Los divisores del término independiente “15” son (1, 3, 5, 15) 3. Evaluando: a) f(1) = 1 – 2 – 16 + 2 + 15 = 0 entonces, un factor es : (x – 1) b) f (-1) = (-1)4 –2(-1)3 – 16 (1)2 + 2 (-1) + 15 f (-1) = 0; entonces, otro factor lineal es: (x + 1) 4.
Por la regla de Ruffini: x – 1 =1 0 X=1
1 –
x + 1 = 01 X = -1
– 2 – 16 + 2 1 - 17
– 1 – 17 - 15 -1 +
1 – 2 –
+ 15 - 15 0
2 + 15 15
0
P (x) = (x – 1) (x + 1) (x2 – 2x – 15) El factor cuadrático es más fácil de factorizar, obteniéndose: P (x) = (x – 1) (x + 1) (x – 5) (x + 3) CASO DE POLINOMIOS NO MONICOS
Sea, P(x) el polinomio a factorizar: 1º Se hallan los divisores correspondientes al término independiente de P (x) y los
ÁLGEBRA divisores correspondientes al coeficiente de la máxima potencia. 2º Los divisores a evaluar son los divisores del término independiente más las fracciones que se obtienen al dividir los divisores del término independiente entre los divisores del coeficiente de la máxima potencia.
3)
f(
- 43 ( f(
1 1 1 1 ) = 6 ( )5 + 13 ( )4 – 29 ( )3 3 3 3 3
1 2 1 ) -( )+6 3 3
1 1 ) = 0 otro factor es (x - ) 3 3
Aplicando Ruffini, se tendría: 6 + 13 - 29 - 43 - 1 + 6 x = -1
Ejemplo: Factorizar: f (x) = 6x5 + 13x4–29 x3–43 x2 – x +6 Solución Como el polinomio es de grado 5 a lo más debemos encontrar “3” ceros. Los divisores del primer coeficiente y del término independiente son: f (x) = 6x5 + 13x4 – 29x3 – 43x2 – x+6
-6 6
11 xx = 22
x
1 3
7 - 36 - 7 -3 -
6 +
7 + 36 + 7 - 6
2 + 19
+ 6 - 36
0
-6
+ 4 - 38 + 12 + 2+ 2
6
+6
0
- 12 0
f (x) = (x + 1) (x +
1 1 ) (x - ) 2 3
(6x2 + 6 x – 36) Simplificando y factorizando el término cuadrático, se obtiene: f (x) = (x + 1) (2x + 1) (3x – 1) (x + 3) (x – 2) EJERCICIOS
(1, 2, 3, 6)
(1, 2, 3,
6)
Factorizar: 01. F (x) = x3 – 6x2 + 11 x – 6
los divisores a evaluar son: (1, 2, 3, 6,
1 1 1 3 2 , , , , ) 2 3 6 2 3
02. G (x) = x4 –10x3 + 35x2 – 50 x + 24
Evaluando: f (-1) = 6 (-1)5 + 13(-1)4 –29 (-1)3
1)
– 43 (-1)2 – (-1) + 6 f (-1) = 0 Un factor es: (x + 1) f (
2) ( f (
1 1 1 ) = 6 ( )5 + 13 ( )4– 29 2 2 2
1 3 1 1 ) – 43 ( )2 – ( ) + 6 2 2 2 1 ) = 0 otro factor es: 2
(x
1 ) 2
03. F (x)=72 x4 –90 x3 –5 x2 +40 x – 12 04. G (x)=x5 –x4–13 x3 +13x2 +36x –36 05. F (x)= 6 x5 + 7x4 – 15 x3 – 5x2 +9x–2
ÁLGEBRA FACTORIZACIÓN DE EXPRESIONES RECÍPROCAS
Las expresiones recíprocas se caracterizan por que los términos de los términos equidistantes de los extremos son iguales. Debemos tener en cuenta lo siguiente: 1. Si la expresión es recíproca de grado impar, uno de sus factores es (x + 1) y este factor estará multiplicado por una expresión recíproca de grado par. 2. Si la expresión es recíproca de grado par los coeficientes equidistantes de los extremos son iguales y el último término es positivo. Ejm: P(x)= ax4 bx3 cx2 bx + a FORMA DE FACTORIZAR
1. Se factoriza la variable que se encuentra elevado a un exponente igual a la mitad del grado de la expresión dada. 2. Se agrupan los términos equidistantes de los extremos quedando en cada grupo un término en “x” y su recíproco. 3. Se reemplaza el grupo de menor potencia por una letra diferente de “x” y las otras potencias se encuentran en función de esta letra. Ejemplo: factorizar F (x) = 6 x4 + 35 x3 + 62 x2 + 35 x +6 Solución Dado que el grado de F(x) es 4, factorizamos: ”x2”; obteniendo:
F (x) = x2 [6 x2+35 x + 62 + 6 x2
35 + x
]
Agrupando los términos equidistantes de los extremos: F(x)= x2 [ 6 (x2 +
1 2
) + 35 (x +
1 ) + 62 ] x
x 1 1 Haciendo : x + = a x2 + = a2 – 2 2 x x
Con lo cual: F (x) = x2 [ 6 (a2 – 2) + 35 (a) + 62 ] F (x) = x2 [ 6 a2 + 35 a + 50 ] Por aspa: 3a 10 20 a 2a
5 15 a 35 a
F (x) = x2 [3 a + 10 ] [ 2 a + 5 ] 1 = a; se tendría: x 1 1 F(x) = x2 [3 (x + ) + 10] [2 (x+ ) + 5 ] x x F (x) = (3x2 + 10 x + 3) (2 x2 + 5 x + 2)
Como: x +
Nuevamente por aspa simple: F (x) = (3x + 1) (x + 3) (2x + 1) ( x + 2)
EJERCICIOS
Factorizar:
01. F (x) = 4x4 – 12 x3 + 17 x2 – 12 x + 4 02. G(x) =x6– 3x5 + 6x4– 7x3 + 6x2– 3x + 1 03. F(x) = 8x6 – 36 x5 + 78 x4 – 99 x3 + 78 x2 – 36 x + 8 04. G (x) = 6x4 + 5x3 + 8 x2 + 5 x + 6 05. F(x) = 27 x6 – 54 x5 + 117 x4 – - 116 x3 + 117x2 – 54 x + 27 06. G (x) = 3 x4 + 5 x3 – 4x2 – 5x + 3 07. F(x) = 12x5 –8 x4 – 45 x3 + 45 x2 + 8 x – 12
ÁLGEBRA
MÁXIMO COMÚN DIVISOR (MCD) MÍNIMO COMÚN MÚLTIPLO (MCM)
MCD.- El máximo común divisor de dos o más expresiones algebraicas es otra expresión algebraica entera de mayor coeficiente numérico y mayor grado que divide exactamente a cada una de ellas. Ejemplo: Hallar el MCD de 36 y 24 Solución
Divisores de 36
Divisores de 24
1 2 3 4 6 12 18 36
1 2 3 4 6 8 12 24
MCD = 12 MCD (36, 24) = 12
MCM.- De dos o más expresiones Algebraicas es otra expresión algebraica entera de menor coeficiente numérico y de menor grado que es divisible exactamente entre cada una de las expresiones dada. Ejemplo Múltiplos de 5: 5 10 15 20 25 30 60 120 Múltiplos de 6: 6 12 18 24 30 60 120 MCM (5, 6) = 30 PROPIEDADES
1. Si dos o más expresiones son primos entre sí, es MCD es la unidad y su MCM el producto de ellas. 2. Dada dos expresiones algebraicas A y B, su M.C.D. por su M.C.M. es igual al producto de A por B. 3. M.C.D. (A, B) x M.C.M. (A, B) = A x B
M.C.D. y M.C.M. POR FACTORIZACIÓN
Para determinar el M.C.D. ó M.C.M. de dos o más expresiones algebraicas se aplican las siguientes reglas: 1. Se descomponen en sus factores primos cada una de las expresiones dadas. 2. El M.C.D está determinado por el producto de los factores comunes con sus menores exponentes. 3. El M.C.M. está determinado por el producto de los factores comunes y no comunes con sus mayores exponentes. Ejemplo: Hallar el M.C.D. y M.C.M. para las siguientes expresiones algebraicas: A = (x2 – y2)2 ; B = x4 – y4; C= (x2 + y2)2 Solución Factorizando cada una de las expresiones algebraicas A = (x + y)2 (x – y)2 B = (x2 + y2) (x + y) (x – y) C = (x2 + y2)2 M.C.D.= 1 2 2 2 2 M.C.M = (x + y ) (x + y) (x – 2 y) EJERCICIOS
01. Hallar el M.C.D. de polinomios A = x4 – 3x3 – 10 x2 + 7 x – 1 B = x4 – 8x3 + 17 x2 – 8x + 1 C = x3 – 6x2 + 6 x – 1 2 Rpta. M.C.D. = x – 5X + 1 02. Hallar el M.C.M. de: A = x3 + 5x2 + 8 x + 4 B = x3 + 3x2 – 4 C = x3 + 6x2 + 12 x + 8
los
ÁLGEBRA M.C.M. = (x + 2)3 (x + 1) (x –
Rpta.
1)
SIMPLIFICACIÓN DE FRACCIONES FRACCIONES ALGEBRAICAS
Las fracciones algebraicas, son todas aquellas donde por lo menos hay una letra en el denominador. Ejemplo: a)
1 x
1 xy
b)
c)
xy x2 y2
Signos de una fracción.- son tres, el signo del numerador, el signo del denominador, el signo de la fracción 2. propiamente dicha. Así tenemos: a a a a a b b b b b a a a a b b .b b
i) ii)
CLASES DE FRACCIONES
A . Fracciones propias.- Se llama así cuando el grado del numerador es menor que el grado del denominador (Nº Dº). Ejemplos: a)
x2
x2 x 2
b)
x3 x 1
x7 x 3
B. Fracciones impropias.En este caso el grado del numerador es mayor que el grado del denominador (Nº Dº). Ejemplos: 5
x x2 x3 x 1
a)
b)
x2 - x 2 x-3
C. Fracciones homogéneas.Son aquellas fracciones que tienen iguales denominadores. Ejemplos: a)
2 2
x 1
x
; x
2
1
;
2x 3 x2 1
1. Cuando se trata de una sola fracción, se factorizan los miembros de la fracción y se cancelan los factores comunes. Ejm: Simplificar F=
a2 b2 ab
F=
(a b)( a b) (a b )
F = a- b Cuando es una suma o resta de fracciones; primero se simplifican las fracciones y luego hallamos el M.C.M. Se efectúan las operaciones indicadas y se simplifica la fracción obtenida. En multiplicación de fracciones se factorizan los miembros de las fracciones y luego se multiplican entre sí. Para el caso de división de fracciones, se invierte la fracción que actúa como divisor y se procede como en el caso de la multiplicación. Ejemplo # 1: Simplificar la fracción: E=
x2 2 x2 x2 2 x2
Solución: Observamos que el M.C.M. es (x – 2) con lo cual la expresión quedaría de la siguiente forma: E=
x 2 2x 4 x 2 2x 4
Simplificando: E=
3x 2 x 6
Rpta.
ÁLGEBRA EJERCICIOS
01. Si : E=
y x z a b c
a x by cz a2 b2 c 2
; calcular x2 y2 z2 ax by cz
Rpta. E = 0 02. Simplificar: E
( x 1)( x 2 9)( x 5) 27 ( x 2)( x 2 16)( x 6) 48
Rpta. E =
x 2 2x 6 x 2 2 x 20
03. Simplificar: E=
x 3 (2a b)x 2 (a 2 2ab)x a 2 b x 3 (a 2b)x 2 (b 2 2ab)x ab 2
Rpta.
E=
x a x b
04. Si: a + b + c = 0; calcular: E
a9 b 9 c 9 - 3a3 b3 c 3 9 ab c
Rpta. (b2 + bc + c2)3
05. Si el numerador y el denominador de la fracción reductible: 3x3 2x2 (a 2)x 6 3x3 5x2 (a 1)x b
Admite un divisor común de la forma: (x2 + mx – 6). Indicar su equivalente irreductible. Rpta.
3x 1 3x 2
ÁLGEBRA
CANTIDADES IMAGINARIAS NUMEROS COMPLEJOS
7.1
CANTIDADES IMAGINARIAS Las cantidades imaginarias se originan al extraer raíces indicadas de índice par a números negativos.
16 ;
Ejm:
4 25 ;
2n N
Son cantidades imaginarias. Unidad Imaginaria.Está representada por la letra i, el cual matemáticamente nos representa a
Vemos que las potencies de la unidad imaginaria, se repiten en período de 4 en 4 y cuyos valores son i ; -1; - i; 1
Siendo; 4K: múltiplo de cuatro vemos que: a) i4k = 1 b) i4k + 1 = i4k i = i c) i4k + 2 = i4k i2 = -1 d) i4k + 3 = i4k i3 = - i
1 ; es decir:
i = 1 ; tal que i2 = -1 Nota.- Si queremos efectuar: E =
3
12 , debemos hacerlo con
bastante cuidado. Es decir:: E=
3
1
E=
3 i
12 i
E=
36 i
7.2
12
1
2
Como:
2
36 = 6 i = -1, se tendría
E= -6
Rpta.
POTENCIAS DE LA UNIDAD IMAGINARIA Dado que:
i=
-1
2
i = -1 i3 = i2 . i = - i i4 = i2 . i2 = 1 i5 = i i6 = - 1 i7 = - i i8 = 1
POTENCIAS POSITIVAS DE LA UNIDAD IMAGINARIA
7.3
Regla.- La unidad imaginaria elevado a un exponente múltiplo de cuatro; su resultado es igual a la unidad. POTENCIAS NEGATIVAS DE LA UNIDAD IMAGINARIA
7.4
Siendo; 4k: múltiplo de cuatro se observa que: a) i –4k = 1 b) c) d)
i i i
- (4 k – 1) - (4 k – 2) - (4 k – 3)
= i–4k i = i = i – 4 k i2 = -1 = i – 4 k i3 = - i
Regla.Cuando “i” está elevada a una potencia negativa, si el exponente es múltiplo de cuatro, el resultado es igual a la unidad. Es importante recordar lo siguiente: Desde que: 4k = múltiplo de 4 1. (4k) n = 4k 2. (4k + 1)n = 4k + 1 ; (n = par o impar)
ÁLGEBRA 3. (4k + 2)n = 4k ; (para n 2) 4. (4k + 3)n = 4k + 1 ; (para n 2)
7.5
E
i -i -i i 0 1-i
EJERCICIOS RESUELTOS
01. Hallar: i 26 Solución: Recordemos que un número es múltiplo de cuatro, cuando sus dos últimas cifras son ceros o forman un múltiplo de cuatro, es decir:
00, 04, 08, 12, 16, 20, 24, 28 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60 64, 68, 72, 76, 80, 84, 88, 92 96. De donde: i26 = i24+2 = i2 = -1
Solución: Considerando las dos últimas cifra, vemos que: i264239 = i 39 = i 36+ 3 = i 3 = - i 03. Calcular: E = i –793 Solución: Observando solo las dos últimas cifras: i-793 = i-93 = i-96 + 3 = i 3= - i 04. Hallar : E = i-2937722649 Solución: Considerando solo las dos últimas cifras E = i-49 =i-52 + 3 = i3 = - i 05. Simplificar i9 3 i7 5 i6 3 i4 9 i-7 2 i -9 3
Solución: Efectuando las potencies indicadas E
i i3 i3 i 1 i3
06. Hallar el valor simplificado de: 25 29 2 123 Ei Solución: En este tipo trabaja con potencias. 23
E i2 1
;
de problemas se las dos primeras
21 4 k 1 23 # Impar
donde:
Con lo cual: I mpar E = i (4 k 1 ) i 4k 1 E=i
Rpta.
(Rpta.)
02. Determinar : i264239
R
De donde:
45 9 838
61
07. Calcular : S = i Solución Trabajando con los dos primeros exponentes: 98 4 k 2 38 donde: E i9 8 ; 38 # par De donde: P ar S = i (4 k 2 ) i 4k S=1
Rpta.
08. Determinar el valor de la sumatoria S = i2 + 2i4 + 3i6 + 4i8 + ………….. + + (2 n – 1) i 4n – 2 + 2 n i 4n Solución: Se observa que hay “2n” términos, la cual está señalada por los coeficientes. Determinando las potencias de “i”: S= (-1)+ 2(1)+ 3(-1) + 4(1) + ..... + + (2 n – 1)(-1) + (2n) (1) Agrupando de “2” en “2”, donde grupo vale 1; se tiene:
cada
ÁLGEBRA S = 1 + 1 + 1 ................... + 1
7.7
n veces S=n
7.6
Los números complejos son expresiones matemáticas formadas por una parte real y una parte imaginaria. El complejo se representa por:
Rpta.
EJERCICIOS PROPUESTOS
Z=a+b i Donde i; es la unidad de los números imaginarios y se tiene que:
01. Calcular el valor de: E
2 i
3
219
Parte real Parte imaginaria
Rpta. 1
i 999 i 888 i 777 i6 6 6 i5 5 5 i4 4 4
Rpta. i
03. El valor de: i2 + 3i4 + 5i6 + 7i8 +…. + (2 n – 1) i es : n Rpta. 04. El valor de: E = i -6349 + i -2715 – i-1693 es : Rpta. – i
- i -5 2 2 - i - 2 6 1 - i -3 9 3
Rpta. 0,5
06. Calcular el valor de: 2 3 2 7 R i2 i2 i2 ............ i2
es :
Rpta. 5
07. Hallar el valor de: 42 63 -2 631 Ei es :
Rpta. 1
a) Si; a = 0 Z = bi (# imaginario puro) b) Si; b = 0 Z = a (# real ) c) Si; a = 0 b = 0 Z = 0 (Complejo nulo)
CLASES DE COMPLEJOS
A. Complejos conjugados.Dos números complejos son conjugados cuando tienen igual parte real y en la parte imaginaria solo se diferencian en el signo.
i-9 3 2- i-2 1 7 - i-9 6 4
es :
2n
7.8
05. Calcular el valor de: R
: Re Z = a : Im Z = b
Esto nos indica que el complejo Z está formado por “a” unidades reales y “b” unidades imaginarias. Con respecto al número complejo. Z=a+bi
02. Hallar el valor de: S
NÚMEROS COMPLEJOS
0,5
Así tenemos; El complejo de: a) Z1 = 7 – 2 i es: Z2 = 7 + 2 i b) Z1 = - 5 – 3 i es: Z2 = -5 + 3 i c) Z1 =
8–
3i
es:
Z2 = 8 +
3 i
En general, el complejo de: Z1 = a + b i
es :
Z2 = a – b i
a. Complejo Iguales.- Dos números complejos son iguales, si tienen igual
ÁLGEBRA parte real e igual parte imaginaria. Es decir: Z1 = a + b i es igual a Z2 = c + d i a = c b = d B. Complejos Nulos.Son aquellos números complejos que tienen parte real nula y parte imaginaria nula, es decir: Z = a + bi = 0 a = 0 b = 0 C. Complejos opuestos.Son aquellos números complejos que se diferencian solo en los signos, tanto para la parte real, como para la parte imaginaria, es decir: Z1 = a + b i es opuesto a Z2 = c + d i a = -c b =-d
7.9 01.
EJERCICIOS RESUELTOS Si los complejos:
Z1 = a + 2i
y Z2 = (2a – 1) + (3 b + 2) i
Son conjugados. Hallar el valor de (a2 + b2) Solución Dado que son complejos conjugados; sus partes reales son iguales, es decir: a=2a–1 a =1 De otro lado, sus partes imaginarias, solo se diferencian en el signo: 2 = - (3 b + 2) 4 = - 3b b=
4 3
02. Cuál es el valor de : b los complejos: Z1 = ( b – 3) – (c + 2) i y Z2 = 6 –( b – 1) i Son opuestos
E = a2 + b2 E = (1)2 + (
- b
si
Solución: Como los números complejos son opuestos, estos se diferencian en el signo, tanto para la parte real, como para la parte imaginaria, es decir: a) b – 3 = - 6
b = -3
b) – (c + 2) = b – 1 - c – 2 = - 3 – 1 c =2 bc + c – b = (-3)2 + (2)3 = 17 bc + c – b = 17
Rpta.
03. Calcular (a + b), si a – bi = (2 – 3 i)2 Solución
Desarrollando el segundo miembro de la igualdad por productos notables. a – b i = 4 – 12 i + 9 i2 dado que: i2 = -1 ; entonces: a-5
a – bi = -5 - 12 i
b 12
(a + b) = - 5 + 12 = 7
7.10
Rpta.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS NÚMEROS COMPLEJOS
4 2 ) 3
Z = a + bi se puede representan en el plano cartesiano. Debe tenerse en cuenta que:
Z = a + bi 25 9
+ c
Forma Geométrica o Cartesiana.- Todo número complejo de la forma :
reemplazando en :
E=
c
Rpta. D
Re (z) a Im (z) b
ÁLGEBRA Esto quiere decir que en el eje de las abscisas, tenemos: “a” unidades reales y en el eje de las ordenadas, tenemos “b” unidades imaginarias. En efecto; la gráfica de: Z = a + bi
; es: y (Im)
(a, b) afijo del complejo
a
b i
COORDENADAS POLARES
7.11
RELACIÓN ENTRE LAS COORDENADAS CARTESIANAS Y LAS COORDENADAS POLARES
Haciendo coincidir el polo del eje polar con el origen de coordenadas, obtenemos la gráfica del complejo. Z = a + bi (En la forma cartesiana) Z=r (En la forma polar) Y (Im)
x (Re) 1
0
a b
B r
COORDENADAS CARTESIANAS
b
Coana Afijo de un complejo.- Es un punto del plano complejo, el cual está determinado por un par ordenado (a, b) a = Re (z) : nos representa la parte real b = Im (z) : nos representa la parte imaginaria Ejemplos: # Complejo Afijo del # complejo Z1 = 3 + 5 i (3; 5) Z2 = -2 – 2 i (-2; -2) Z3 = - 6 + 8 i (-6; 8) Z4 = 7 -
2i
(7; -
(r, ) afijo r
Radio vector
o
a
A
X (Re)
PLANO GAUSSIANO
Para hacer las transformaciones entre coordenadas, consideramos: I.- Transformación de la forma cartesiana a la forma polar. Dato : Z = a + b i Incog: Z = r = r (cos + i sen ) En el plano Gaussiano por Pitágoras: Y en el R OAB, observamos que:
2)
Forma Polar.- Este sistema determina el afijo de un número complejo mediante dos coordenadas polares, una de las coordenadas es el radio vector “r” que es la distancia del afijo (r, ) al polo y la otra coordenada es el argumento “”, llamado también ángulo polar, que está determinado por el eje polar y el radio vector, como muestra la gráfica adjunta. polo
0
Eje polar
r2 = a2 + b2 r = a2 b2 r = z es el módulo del # complejo asimismo: Tg =
b b = arc tg ; -180º 180º a a
: es el argumento del # complejo. II. Transformación de la forma polar a la forma cartesiana Dato : Z = r = r cos + i sen Incog: Z = a + b i
ÁLGEBRA Con referencia al plano Gaussiano
Vemos que:
2
2
-1 - 3 “a” es la proyección de “r” sobre el eje de lasr = 1 2 2 abscisas: a = r cos “b” es la proyección de “r” sobre el eje de lasAsimismo: ordenadas 3 /2 = 270º - ; donde = arctg b = r sen 1/ 2 Ejemplo # 1: Representar el complejo = 60º Z = -1 + i en la forma polar
Solución: Representando z = -1 + i en el plano complejo:
= 270º - 60º = 210º
z=
3 1 -i 2 2
1
210º
Rpta.
y (Im)
Ejemplo # 3. Exprese en la forma cartesiana (-1,1)
el número complejo Z = 2 120º
1
X (Re)
-1
Vemos que: r=
(-1)2 (1)2 2
= 180º - ; donde tg = = 180º - 45º = 135º Con lo cual :
1 =1 1
= 45º
135º
Ejemplo. # 2.
Represente el número
Rpta.
complejo
Z = -1 + i
3 1 -i en la forma polar. 2 2
3 1 -i 2 2
en el plano
complejo, con la finalidad de ubicar la posición del argumento. y (Im)
3
2
3
z = 2 120º
=-1+i
A)
a) z =
1 -i 2
c) z = -1 + i
3 2
x (Re)
d) z = -5
Rpta: z = 1
1 2
300º
Rpta: z = 2 - 45º 3
Rpta: z = 2 120º
3 - i 5 Rpta: z = 10 210º
e) z = 3 2 - i 3 2 Rpta: z = 6
Rpta.
EJERCICI OS Representar en la forma PROPUE polar los STOS siguientes números complejos:
b) z = 1 – i
o
3
7.12
Solución: Graficando Z =
3
1
Z = -2 + i 2 2 2
z =- 1 + i = 2
Z=
Solución: Teniendo en cuenta que: Z = r = r cos + i r sen Se tendría: Z = 2 cos 120º + i 2 sen 120º Reduciendo al primer cuadrante Z = - 2 cos 60º + i 2 sen 60º
315º
ÁLGEBRA B)
Representar en la forma cartesiana los siguientes números complejos:
2. MULTIPLICACIÓN DE COMPLEJOS.
a) En la forma cartesiana se procede como si fuera el producto de dos
a) z = 10 –60º Rpta. z = 5 – i 5 3 b) z = 6
-135º Rpta. z = -3 2 - i 3
c) z = 2
120º Rpta. z = -1 + i
d) z= 50
315º Rpta. z = -25 2 -i 25
binomios; es decir: 2
3
Si; Z1 = a + bi
y Z2 = c + d i
Z1 Z2 = (a + b i ) (c + d i ) 2
Z1 Z2 = ( ac – bd ) + ( ad + bc) i
e) z =12 -120º Rpta. z = -6 – i 6 3
b) En la forma polar; primero se hace
7.13
OTRAS FORMAS DE REPRESENTACIÓN DE UN NÚMERO COMPLETO
la transformación de la forma cartesiana a polar; es decir, dados:
El número complejo z = a + bi se puede representar en las siguientes formas: 1. Forma Cartesiana Z=a+bi 2. Forma trigonométrica Z = r cos + i r sen 3. Forma polar Z = r = r (cos + i sen ) 4. Forma exponencial Z = r e i = r (cos + i sen ) 5. Forma sintética Z = r Cis () = r (cos + i sen ) Considerar que para todas las formas: r=
a2 b2
= arc tg
r1 = a2 b2 1 = arc tg
b : Argumento del complejo. a
OPERACIONES CON NÚMEROS COMPLEJOS
b a
ii) Z2 = c + d i = r2 2 , donde
r2 = c2 d2 2 = arc tg
d c
vemos que : Z1 Z2 = (r1 1 ) (r2 2 ) = r1 r2
1+ 2
Observaciones: 1.
Z :módulo del complejo
-180º 180º
7.14
i) Z1 = a + b i = r1 1 , donde
El módulo del producto es igual al producto
de
los
módulos
de
los
factores: 2.
El argumento del producto es igual a la suma de los argumentos de los factores.
3. DIVISIÓN DE COMPLEJOS.-
1. SUMA ALGEBRAICA.- Para sumar o restar complejos, se suman o restan las partes reales y las partes imaginarias entre sí. En efecto: Si; Z1 = a + b i y Z2 = c + d i Entonces: a) Z1 + Z2 = a + bi + c + d i Z1 + Z2 = (a + c) + (b + d) i b) Z1 - Z2 = a + b i – ( c + d i ) Z1 - Z2 = (a – c) + ( b – d ) i
a) En la forma cartesiana; para dividir dos
complejos,
se
multiplica
y
divide por la conjugada del divisor. Es decir: Dados; Z1 = a + bi Se tiene:
y Z2 = c + d i
Z1 a b i c - d i (ac bd) (bc - ad) i Z2 c d i c - di c 2 d2
ÁLGEBRA En una división de complejos, se debe tener
= arc tg
b ; -180º 180º (arg.) a
en cuenta lo siguiente:
zn = (r )n
abi a b i) Z = ; es un número real, si: c di c d ii) Z =
abi a b ; es imaginario puro, si: c di d c
= rn
n
z n = r n [ cos n + i sen n ] OBSERVACIONES 1. El módulo de la potencia es igual al
b) En la forma polar.- Primero se hace
módulo de la base a la potencia deseada.
la transformación de cartesiano a
2. El argumento de la potencia es igual al
polar; es decir:
argumento de la base por el exponente
Z1 = a + b i
= r1
1
Z2 = c + d i
= r2
2
de la potencia.
5. RADICACIÓN DE UN COMPLEJO.Para extraer la raíz de un complejo se
Entonces:
utiliza la fórmula de DE MOIVRE. z1 r 1 z2 r2
1 r - 2 1 1 2 r2
Dado : Z = a + bi = r , se tiene para la raíz n-ésima
OBSERVACIONES 1.
El
modulo del cociente, es igual al
n
cociente de los módulos del dividendo y divisor. 2.
z n
n
r /n
cuya expresión genérica es:
El argumento del cociente, es igual a la diferencia del argumento del dividendo
n
z= n
360ºk 360ºk i Sen Cos n n
r
y divisor. 4.
r
POTENCIACIÓN
DE
UN
COMPLEJO.-
Para el caso de la potencia de un complejo se puede utilizar el binomio de Newton o la fórmula de DE MOIVRE, la cual veremos a continuación: Dado; z = a + b i ; polar se obtiene: z=r
al transformar a
Donde r = z =
donde: k = 0, 1, 2, 3 .........., ( n – 1) Tener en cuenta: i
90º
1 = Cos 0º -1 180º
1 0
270º
a2 b2 “Módulo”
360º
-i
i = Cos 90º
+ i sen 0 + i sen 90º
-1 = Cos 180º + i sen 180º - i = Cos 270º + i sen 270º
ÁLGEBRA
7.15
RAÍCES CÚBICAS DE LA UNIDAD x3 : 1
Resolver:
PROPIEDADES DE LA RAÍCES CÚBICAS DE LA UNIDAD
1. Una de las raíces complejas de la raíz
Solución Como; 1 = Cos 0º + i Sen , entonces X = 3 1 = ( Cos 0º + i Sen 0º )
1/3
cúbica de la unidad es el cuadrado de la otra. 2. La suma de las tres raíces cúbicas de la unidad es igual a cero 3. El producto de las raíces compleja de la
Por De Moivre; se tiene:
raíz cúbica de la unidad es igual a 1
X= 3 1 = 0º 360ºk 0º 360ºk i sen 3 3
Cos
En conclusión: 3 1
Donde : k = 0, 1, 2 Para k = 0 X1 = Cos 0º + i sen 0º
x1 = 1
Para k = 1 x2 = cos 120º + i sen 120º X2 = - cos 60º + i sen 60º
X2 =
1 3 i 2 2
Para k = 2 x3= cos 240º + i sen 240º X3= - cos 60º + i sen 60º X3
=
1 - i 2
3 2
1 w w2
Prop.
a) 1 + w + w2 = 0 b) w . w2 = w3 = 1 c) w 3k = 1
ÁLGEBRA
TEORIA DE ECUACIONES
Igualdad.- Es la relación que nos indica que dos expresiones tienen el mismo valor en un cierto orden de ideas. Ejm.: Si A y B tienen el mismo valor, entonces decimos que: A: Primer miembro
A=B
8.2
donde:
de la igualdad B: Segundo Miembro de la igualdad
CLASES DE IGUALDADES A.- Igualdad Absoluta: Formalmente son identidades que se verifican para cualquier valor numérico de sus letras, en la cual están definidos. Ejemplo: a) (x + 2)3 = x3 + 6x2 + 12 x + 8 b) (x + a) (x – a) = x2 – a2 c) (x + y)2 + (x – y)2 = 2 (x2 + y2) B.- Igualdad relativa o ecuación
Se llaman también igualdades condicionales y se verifican para algunos valores de sus variables. Ejemplos: a) b) c) d) e) f) g)
CLASIFICACIÓN DE LAS ECUACIONES
DEFINICIONES BÁSICAS
8.1
3x– 2 = x+2; se verifica para x = 2 x3 –6x2 + 11 x – 6 = 0; se verifica para: x=1 x=2 x=3 x2 – 1 = 0; se verifica para x = 1 x4 - 16 = 0; se verifica para x = -2 x5 + 1 = 0; se verifica para x = -1 x7 + x6–2 = 0; se verifica para x = 1
x 2 x 3 = 5; se verifica para x = 6.
Existen varias formas de clasificar a una ecuación: A) Atendiendo al grado.Las ecuaciones pueden ser, de primer grado, de segundo grado, de tercer grado, etc. Ejemplos: a) 5 x + 3 = 0 ................... (1º) b) 3x2 – 11 x- 5 = 0 ........... (2º) c) 9x3 – x – 2 = 0 ………………. (3º) B) Por el número de incógnitas, las ecuaciones pueden ser, de una incógnita, de dos incógnitas, de tres incógnitas, etc. Ejemplos: a) De una incógnita: 5x4 – x2 + 3 = 0 b) De dos incógnitas 3x – 5 y = - 2 ............. (1) 4x – 3 y = 7 ............. (2) C) Atendiendo a sus coeficientes, las ecuaciones pueden ser numéricas o literales. Ejemplos: a) Numérica: 2x2 – 6x – 7 = 0 b) Literal : ax4 – bx3 + c = 0 D) Atendiendo a su solución, las ecuaciones pueden ser compatibles o incompatibles a) Ecuaciones compatibles, son aquellas que admiten soluciones y a su vez pueden ser: a.1)
Compatibles
determinadas.-
Estas ecuaciones presentan número finito de soluciones.
un
ÁLGEBRA a.2) Compatibles Indeterminadas
Estas ecuaciones admiten infinitas soluciones. b)
Incompatibles
o
E) Atendiendo a su estructura algebraica, las ecuaciones pueden ser: a) Ecuaciones polinomiales 2x4 – x3 + 3x2 – x – 3 = 0 b) Ecuaciones fraccionarias 2x x -1
-
5 x
4
3
0
c) Ecuaciones irracionales x3 - 1
2x-3 0
d) Ecuaciones trascendentes i) 2x-3 + 2 x – 4 = 12 ii) Log
x
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES EN TRANSFORMACIÓN DE ECUACIONES
absurdas.
Llamadas también incosistentes, se caracterizan por que no tienen solución.
2
8.4
I. Si a los dos miembros de una ecuación, se suma o resta una misma expresión entera, o en forma particular un número, la ecuación resultante es equivalente a la ecuación propuesta. Es decir: Si: A = B A m = B m II. Si a los dos miembros de una ecuación se multiplica o divide por una expresión algebraica independiente de cualquier variable (diferente de cero y/o diferente de infinito) Se obtiene una nueva ecuación equivalente a la ecuación propuesta. Es decir: Si : A = B
A .m A m
(x - 2) – 5 x + 3 = 0
B .m
B m
m0 m ECUACIONES EQUIVALENTES.Son todas aquellas ecuaciones presentan las mismas soluciones.
que
Ejemplo: La ecuación: 5x – 3 = 2 x + 6 Es equivalente a: La ecuación: x + 2 = 5 Ya que la solución común es: X=3
ECUACIONES PARCIALMENTE EQUIVALENTES Son aquellas ecuaciones que por lo menos presentan una solución común. Ejemplo: La ecuación : x2 – 5x + 6 = 0 Es parcialmente equivalente con la ecuación x 2 0 ; ya que se verifica para
x=2.
III. Si a los dos miembros de una ecuación se potencian o se extraen radicales de un mismo grado, la ecuación resultante es parcialmente equivalente a la ecuación propuesta. 8.5
SOLUCIÓN DE UNA ECUACIÓN
Dada la ecuación P(x) = 0, la solución de la ecuación es el valor que toma la incógnita, de forma que al remplazar este valor en la ecuación, esta se transforma en una igualdad numérica verdadera. Ejemplo: La ecuación: 2x2 – 5x = 7 x – 10 es verdadera para x = 5, ya que:
ÁLGEBRA 2 (5)2 – 5 (5) = 7 (5) – 10 x = 5 es solución de la ecuación.
Observación: Toda ecuación polinomial de grado “n” tiene “n” raíces
CONJUNTO SOLUCIÓN DE UNA 1 i
8.6
ECUACIÓN
El conjunto solución (C.S.) de una ecuación es el conjunto que está formado por la reunión de todas las soluciones. Ejemplo # 1.- Las soluciones de la ecuación: (x – 3) (x + 4) (x – 1) = 0, son: x = 3; x = - 4 ; x = 1 Por consiguiente el conjunto solución es C.S. = - 4, 1, 3 Ejemplo # 2.- El conjunto solución de la ecuación : (x – 2)3 (x + 1)2 = 0 es: C.S. = 2, -1,, el cual se obtiene cuando cada factor se iguala a cero. No olvidar que la ecuación propuesta tiene por raíces: 2, 2, 2, -1, -1. Observación : A. B = 0 A = 0 B = 0
8.7
ECUACIÓN POLINOMIAL CON UNA INCÓGNITA Es aquella ecuación cuya forma canónica o general adopta la forma: P(x) = a0 xn + a1 xn - 1+ a2 x n-2 .... … + a n-1 x + a n = 0 Esta ecuación es de grado “n” si y solo si: ao 0 de otro lado ao, a1, a2 ....., an son coeficientes de la ecuación de grado “n”. Raíz de un Polinomio P(x).- Es el valor que al ser reemplazado en P(x), este toma el valor cero. Ejemplo: Dado el polinomio: P(x)= x3 + 1 una de sus raíces es x = -1 Ya que : P (-1) = (-1)3 +1 = 0
TEOREMA DEL FACTOR.Si un polinomio P(x) se anula para x = a, entonces (x – a) es un factor de P(x) y por consiguiente “a” es una raíz de dicho polinomio. Dicho de otra forma: Dado P(x) = 0, tal que P(a) = 0 entonces (x – a) es un factor de P(x). Se cumple que P (x) (x –a) Q (x)
8.8
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Cuántas raíces tienen las siguientes ecuaciones: a) P (x) = x5 – x + 2 = 0 Rpta. 5 raíces. b) P(x) = (x + 3) (x – 2) (x – 4) + x6 Rpta. 6 raíces c) P(x) = (x – 4)3 (x + 6)2 (x – 7)3 + 1 = 0 Rpta. 8 raíces 2. Hallar el conjunto solución en las siguientes ecuaciones: a) P(x) = (x-3) (x + 2) (x – 3) (x + 2) = 0 Rpta. C.S. = -2, 3 b) P(x) = (x + 1)3 (x – 2)2 (x + 6)3 = 0 Rpta. C.S. = -1: 2; -6 c) P(x) = (x +1) (x + 2) (x + 3)… (x + n) Rpta. C.S. = -1; -2; -3; ...... ; -n 3. Determinar las raíces de las siguientes ecuaciones: P(x) = 0 a) P (x) = (x – 1) (x + 2) (x – 3) (x – 5) Rpta. x1 = 1; x2 = -2; x3 = 3; x4 =5 b) P (x) = (x – 1)3 (x + 6)2 (x – 3) Rpta. x1 = 1; x2 = 1; x3 = 1; x4 =-6 x5 = -6; x6 = 3 c) P (x)= x3 – 1 Rpta. x1 = 1; x2 =- 1
3 i 2
x3 =
1 3 i 2
ÁLGEBRA TEOREMA FUNDAMENTAL DEL ÁLGEBRA.
La ecuación polinomial. P(x) = ao xn + a1 x n-1 + …. + an-1 x+ an = 0 Con coeficiente ao 0, y grado n 1 con cualquier tipo de coeficientes numéricos tiene por lo menos una raíz ya sea real o compleja.
A1.- Suma de raíces
Ejemplo # 1.- La ecuación: P(x)= 0 P(x) = x4 – 1; tiene una raíz igual a:
x1 x2 + x1 x3 + x1 x4 +….+xn-1 xn = +
i=
A3.- Suma de los productos de las raíces tomadas de tres en tres o suma de productos ternarios.
1,
ya que:
4
P(i) = i – 1 = 1 – 1 = 0 Ejemplo # 2.- La ecuación: P(x)=0 P(x) = x2 – 2; tiene una raíz igual a : 2 , ya que :
P (-
8.9
2 ) = (-
2)
2
-2=2–2=0
RELACIONES ENTRE LAS RAÍCES Y COEFICIENTES DE UNA ECUACIÓN POLINOMIAL (TEOREMA DE CARDANO VIETA)
Dada la ecuación polinomial de grado “n” y coeficiente principal diferente de cero (ao 0) aoxn + a1 xn- 1 + a2 xn –2+ ... + an = 0 que también puede ser representada por: a a a ao [xn+ 1 xn – 1+ 2 xn – 2+ ..+ n ]= 0 a0 a0 a0
cuyas raíces son x1, x2, x3 ………,xn el cual nos representa la ecuación ao (x – x1) (x – x2) (x – x3) .... (x – xn) = 0
cuyo desarrollo es:
en productos notables
ao [xn – (x1 + x2 + x3 + …. xn) x n – 1 + + (x1 x2 + x1 x3 + …… xn – 1 xn) x n – 2 - (x1 x2 x3 + x1 x2 x4+ …… xn – 2 x n – 1 xn) x n – 3 + ...... + (-1)n (x1 x2 x3 + …… xn ) ] = 0
x1 + x2 + x3 + …. + xn = -
a1 ao
A2.- Suma de los productos de las raíces tomadas de dos en dos o suma de productos binarios.
a x1 x2 x3+ x1 x2 x4 +….+xn-1 xn = - 3 ao
Así sucesivamente: An.- Producto de todas las raíces. x1 x2 x3 …... xn-1 xn = (-1)n
8.10
an ao
EJERCICIOS RESUELTOS
Ejercicio #1.- Dada la ecuación 5 x4 – 3 x3 + 2 x – 3 = 0 Hallar la suma de sus raíces y su producto correspondiente. Solución:
Teniendo en cuenta que la suma de las raíces de una ecuación de grado “n” es igual al coeficiente de xn-1 entre el coeficiente de xn, con signo cambiado; se tendría: Coef. de x4 = 5 5x4 – 3x3 + 2x – 3 = 0
Coef. de x3 = -3
suma de raíces: x1 + x2 + x3 + x4 =
Al identificar los coeficientes, vemos las relaciones correspondientes entre coeficientes y raíces, así tenemos:
a2 ao
3 3 5 5
ÁLGEBRA De otro lado el producto de todas las raíces de una ecuación de grado “n” es igual a su término independiente dividido entre el coeficiente de xn y multiplicado por (-1)n. Es decir para: 4
5x – 3x + 2x – 3 = 0
x=
x1
Termino Indepediente. = -3
De donde: Producto de raíces: 3 5
1 1 4(1)(1) 2(1)
1 3 i 2
-1 - 3 i -1 3 i ; x2 ; x3 2 2 2
EJERCICIOS PROPUESTOS
8.11
x1 . x2 . x3 . x4 = (-1)4 (- ) = -
3 5
1) En las siguientes ecuaciones determinar la suma de las raíces y el producto correspondiente.
Ejercicio # 2.- Resolver:
x3 – x2 – x – 2 = 0
Sabiendo que dos de sus raíces suman menos uno.
a) 2x7 + 3x5 – 5x2 – 7 = 0 Rpta: Suma = 0
;
Producto =
b) 3x9 - 2x8 + 7x6 – 5x = 0
Solución: Sean las raíces: x1, x2, x3 Por condición: x1 + x2 = -1 ..... (1) Del Teorema de Cardano – Vieta x1 + x2 + x3 = -
x=
Las raíces de la ecuación dada son:
Coef. de x4 = 5
3
b) x2 + x + 1 = 0
Rpta: Suma =
2 3
;
7 2
Producto = 0
c) 4x8 - 5x3 – 2x = 0 Rpta: Suma = 0 ; Producto = 0
1 = 1 ....... (2) 1
Reemplazando (1) en (2):
d) 7x6 - 2x5 + 5x4 – 3x3 - 6x2 – 8x + 3 = 0
-1 + x3 = 1
Rpta: Suma =
x3 = 2
Siendo x3 = 2, una de las raíces de la ecuación, esta contiene al factor (x – 2), obteniéndose el otro factor, por la regla de Ruffini: 1 – 1 –1
X=2
2 1 +
1
2 1
De donde, tendríamos: (x –2) (x2 + x + 1) = 0 Igualando cada factor a cero: a) x – 2 = 0
x=2
- 2 +2 0
;
Producto =
3 7
2) Resolver: 2x3 - x2- 7x - 3 = 0, sabiendo que dos de sus raíces suman la unidad. Rpta: x1
x–2=0
2 7
1 1 13 1 13 ; x2 ; x3 2 2 2
3) Resolver: 36x3 – 12x2 – 5x + 1 = 0, sabiendo que una de las raíces es igual a la suma de las otras dos: Rpta: x1
1 1 1 ; x2 ; x3 6 2 3
4) Resolver: x4 – 12x – 5 = 0, sabiendo que admiten dos raíces que suman 2. Rpta: x1 1 2 ; x2 1 2 ; x3 1 2i
x4 1 2i
ÁLGEBRA 8.12
Con lo cual: P(x) = (x²-2x-2) (x-2)(x-3)=0 Se divide las raíces por:
RESOLUCION DE ECUACIONES DE GRADO SUPERIOR
Con respecto a las ecuaciones de grado superior a 2; se efectúa en forma general: (a)
(b)
Factorizando la ecuación propuesta e igualando a cero cada factor. Por artificios, damos forma de ecuaciones conocidas, por ejemplo las cuadráticas y otras que se estudiaran.
Debe tenerse en cuenta los siguientes principios: P(x)=0 1. Toda ecuación polinomial de grado “n”, tiene “n” raíces. 2. En toda ecuación con coeficientes racionales, las raíces complejas se presentan por pares conjugados. 3. En toda ecuación con coeficientes racionales, las raíces irracionales, se presentan por pares conjugados. Ejemplo # 1.Una raíz ecuación. P(x) = 0, donde: P(x) = x4 – 7x3 + 14x²-2x-12
de
la
x1 =1- 3 ; x2 = 1+ 3 ; x3=2;x4=3
Plantean una ecuación es la traducción de un problema del lenguaje materno al lenguaje matemático. Problema 1.- ¿Qué día y hora del mes de abril se verifica que la fracción transcurrida del mes es igual a la fracción transcurrida del año? (El año es bisiesto). Solución: Debe entenderse que: Días Transcurridas 1. Fracción del Mes :-------------------------De Abril 30 días Días transcurridas 2. Fracción del año: --------------------------366 días
Analizando: i. Para el mes de Abril Supongamos que hace transcurrido “x” días, entonces su fracción será:
Es : 1- 3 , hallar las otras raíces Solución:
ii.
Dado que : x1 = 1- 3 , otra de sus raíces será la conjugada : x2 = 1 +
3 ; del teorema del factor.
P(x) = [x-(1- 3 )][x-(1+ 3 )]Q(x) P(x) = [(x-1)²-( 3 )²] Q(x)
PLANTEO DE ECUACIONES
8.13
x 30
Para el año bisiesto (366 días). Se observa que han transcurrido. E
+
F +
M +
31 días 29 días 31 días
X
= 91 + x
días
Con lo cual su fracción será :
91 x 366
P(x) = (x²-2x-2) Q(x)
Dado que las fracciones son iguales, se cumple:
Por división : Q(x) = x² -5x + 6 ó : Q(x) = (x-2) (x-3)
x 91 x 65 x días 30 366 8 1 ó: x = 8 días 8
ÁLGEBRA como el día tiene 24 horas x= 8 días y 3 horas. Han transcurrido 8 días, más 3 horas. El día pedido será el 9 de Abril a las 3 a.m. Rpta. Problema 2.- Un padre tiene 32 años y su hijo 5 ¿Al cabo de cuántos años, la edad del padre será diez veces mayor que la de su hijo? Solución: Sea “x” la cantidad de años que se necesitan para que se cumpla la condición: Luego el padre tendrá : 32 +x y el hijo: 5 + x Se cumple : 32 + x = 10 (5+x) Resolviendo : 32 + x = 50+10x -18 = 9x x =-2
a
los
4 del 47
número
de
hojas
que
quedan? Solución: Sea “x” el número de hojas arrancadas. Entonces: (365 – x) es el número de hojas que faltan por arrancar. Luego la ecuación resultante es:
x-
4 (365 – x) = 8 47
de donde : x = 36 Como enero tiene 31 días, quiere decir que se han arrancado 5 hojas del mes de febrero por consiguiente, el día del año que marca el almanaque es el 6 de febrero. Rpta.
8.14
PROBLEMAS DE REPASO
01. Determinar “k” en la ecuación de segundo grado: (k – 2) x2 – 2k x + 9 = 0 sabiendo que sus raíces son iguales.
El signo menos indica que la condición se cumplió: Hace dos años :
Rpta.
Problema 3.- Dispongo de 800 soles y gasto los no gasto?.
3 de lo que no gasto ¿Cuánto 5
Solución:
De acuerdo al enunciado No gasto : x Gasto : 800 – x De donde la ecuación resultante es: 800 – x =
3 x 5
Solución Dado que las raíces son iguales, el discriminante vale cero, es decir: = 0 b2 – 4 ac = 0 Remplazando: (-2 k)2 – 4(k – 2) 9 = 0 4 k2 – 4 (9k – 18) = 0 Simplificando: k2 – 9 k + 18 = 0
4000 – 5x = 3x x = 500
Factorizando:
No gasto 500 soles
(k – 6) (k – 3) = 0
Rpta.
Problema 4.- ¿Qué día del año marcará la hoja de un almanaque creando el número de horas arrancadas excede en 8
k=6 ó k=3
02. La suma de tres números pares consecutivos es 66. Hallar el menor de los números .
ÁLGEBRA Solución: De acuerdo a los datos: El # menor :x El # del medio :x+2 El # mayor :x+4 Por consiguiente la ecuación resultante es: x + x + 2 + x + 4 = 66 3 x = 60 x = 20
Rpta.
03. Un padre tiene 30 años y su hijo 3. Dentro de cuantos años la edad del padre es el cuádruple de la de su hijo. Solución: Actualmente : Edad del padre : 30 Edad del hijo :3 Dentro de “x” años Edad del padre : 30 + x Edad del hijo :3+x Ecuación resultante: 30 + x = 4 (3 + x) Resolviendo: 30 + x = 12 + 4 x 18 = 3 x de donde: x = 6 años Dentro de 6 años la edad del padre será el cuádruple de la de su hijo. Rpta.
8.15
EJERCICIOS
1. Un individuo va en un tren que lleva una velocidad de 30 km/hr. y ve pasar en 3 segundos otro tren que marcha en sentido contrario; sabiendo que el segundo tren tiene una longitud de 60 mts, su velocidad es:
a) 35 km/hr c) 40 km/hr e) 44 km/hr
b) 38 km/hr d) 42 km/hr.
2. La cantidad que debe restarse a los dos términos de la fracción
a para b
que llegue a ser igual a su cuadrado es: a)
ba ab
b)
d)
ab ab
e)
ab ab
c)
ab ab
a2 b 2 a2 b 2
04. Calcular en que instante del viernes, la fracción de día transcurrido es igual a la fracción transcurrida de la semana. a) 2 p.m. b) 3 p.m. c) 4 p.m. d) 8 p.m. e) 9 p.m. 05. Guillermo tiene hoy cuatro veces los años que tenía Walter cuando el tenía 13 años; Walter tiene hoy 22 años. Hallar la edad de Guillermo. a) 25 b) 26 c) 27 d) 28 e) 29 06. Un niño robó flores en un jardín, y después de andar 80 pasos empezó a perseguirle el jardinero. El niño da cuatro pasos mientras que el jardinero da tres; pero cinco pasos de éste equivalen a siete de aquel. El número de pasos que dio el jardinero para alcanzar al niño y el número de estos que dio el niño mientras duró la persecución, fueron respectivamente: a) 600 y 800 pasos b) 900 y 1200 pasos c) 1200 y 1600 pasos d) 1500 y 2000 pasos e) 1800 y 2400 pasos
ÁLGEBRA SISTEMA DE ECUACIONES DE ORDEN SUPERIOR INTERPRETACION GRAFICA ECUACIONES REDUCIBLES A CUADRATICAS ECUACION BICUADRADA ECUACIONES REDUCIBLES A CUADRÁTICAS
Para : z = 1
Son aquellas ecuaciones que al hacer un cambio de variable en su estructuración algebraica se transforma en una ecuación de la forma: ax2 + b x + c= 0
;
a0
A continuación mostraremos diversos
ejemplos sobre de ecuaciones cuadráticas.
transformación a ecuaciones
Ejem. 1: Resolver 3x 2 3 2x 5
2x 5 4 3x 2
Solución: Haciendo la transformación: 3x 2 z 2x 5
2x 5 1 3x 2 z
donde z 0; la ecuación dada se transforma en: 3 Z+ 4 z2 – 4z + 3 = 0 Z Factorizando; (z –3) (z – 1) = 0
Resolviendo:
3x 2 = 1 2x 5
x = -3
43 el conjunto solución es: C.S. ; - 3 15
Ejem. # 2: Resolver la ecuación: 2x2 + 4x – 7
x 2 2x 10 = -5
Solución Expresando la ecuación en la siguiente forma: 2(x2 + 2x + 10 – 10) – 7
x 2 2x 10 = -5
De otro lado; haciendo : x 2 2x 10 = a tal que (a 0); se tiene: 2 (a2 – 10) – 7 a = -5 2 a2 – 7a - 15 = 0 Factorizando por aspa simple: 2a 3 a
-5
(2a + 3) (a – 5) = 0
-10 a -7a a = 5 : Si v a=-
Vemos que: z = 3 z = 1 Para: z = 3
resolviendo:
3x 2X 3x 2x
2 =3 5 2 =9 5 43 x 15
3a
3 : No 2
volviendo a la variable original: x 2 2x 10 = 5
x2 + 2x – 15 = 0
Factorizando: x2 + 2x – 15 = 0 x 5 x
-3
5x -3 x
ÁLGEBRA 2x (x +5) (x – 3) = 0 C.S. = -5, 3
a+
1 = 2 a2 – 2 a + 1 = 0 a
(a – 1)2 = 0 Ejm. # 3.- Resolver (x –3) (x – 4) (x – 2) (x – 1) – 120 = 0
Solución: Multiplicando los factores “2” a “2” de forma que la suma de los términos independientes sean iguales.
a=1 volviendo a la variable original: n
x2 - 3 x 2 x 2 5x 8
x=
5 4
Rpta.
PROBLEMAS PROPUESTOS Determine un valor de “x”, para la siguientes ecuaciones: 01).
Haciendo la transformación; x2 – 5x = a se tendría, la ecuación: (a + 6) (a + 4) – 120 = 0 a2 + 10 a – 96 = 0
2
- 8 x = -10
(x –3) (x – 4) (x – 2) (x – 1) – 120 = 0 obtenemos: (x2 –5x+ 6) (x2 – 5 x + 4) – 120 = 0
2
1 x – 3x + 2 = x + 5x – 8
3x 7 2x 5
+
2 x 5 =2 3 x 7
Rpta.
x=2
02). (x –3) (x – 4) (x –5) (x –6) –24= 0 Rpta. x=7
Factorizando: a= 6 (a + 16) (a – 6) = 0 ó a = -16 volviendo a la variable original Para: a = 6 x=6 x2 – 5 x – 6 = 0 (x –6) (x+1 ) = 0
ó x = -1
Para : a = -16 x2 – 5 x + 16 = 0 x = x= C.S. = -1;6;
5 25 64 2
5
39 i 2
5 - 39 i 5 39 i ; 2 2
Ejm. # 4: Resolver: n
x2 - 3 x 2 x 2 5x 8
n
x2 5 x - 8 x2 3 x 2
x4 x3 - x 6 x4 x3 2 x - 3 n 04). n =2 x 4 x 3 2x 3 x 4 x3 x 6
Rpta:
=2
x2 - 3 x 2
x2 5 x - 8 1 a : n = 2 2 a x 5x 8 x 3 x 2
la ecuación dada, se transforma en:
x=3
05). x (x + 1) (x + 2) ( x + 3) – 120 = 0 Rpta. x = 2 06). 6x2 – 4x – 9 3x2 2x 9 = 17 Rpta. x = 4 07).
2x 3 24x- 40 6 3x 5 2x 3
Rpta.
Solución: Haciendo la transformación: n
03). 2x2 – 3x – 2 2x 2 3x 7 = 1 Rpta. x = 3
x = 1,7
1 1 64 08) ( x + - 2) (x + + 2) = x x 9
Rpta. x = 3
ÁLGEBRA ECUACIÓN BICUADRADA
Es la ecuación polinomial de cuarto grado que contiene solamente potencias pares de la incógnita, su forma canónica o general es: ax4 + bx2 + c = 0
;
( a 0)
“a” ; “b” y “c” son los coeficientes; “x” es la incógnita. RAÍCES DE LA ECUACIÓN BICUADRADA La ecuación bicuadrada: ax4 + bx2 + c = 0 ; a 0 presenta cuatro raíces, que se obtienen haciendo el cambio de variable: x2 = y a y2 + b y + c = 0 ; (a 0) Las raíces correspondientes a esta última ecuación están dadas por: y
-b
Dado que: x2 = y x = x=
b
b2 - 4 a c 2a
b2 - 4 a c 2a
x1 x2 -
x3 x4 -
- b b2 - 4 a c = 2a
las la
m
- b b2 - 4 a c =-m 2a
- b - b2 - 4 a c = 2a
n
- b - b2 - 4 a c =-n 2a
OBSERVACIÓN: La ecuación bicuadrada:
Ejem. # 1: Resolver 9 x4 – 13 x2 + 4 = 0 Solución Dado que: a = 9 ; b = -13 ; c = 4 b2 - 4 a c = (-13)2 – 4(9) (4) = 25 ; es un cuadrado perfecto, la ecuación es factorizable; en efecto los factores de: 9 x4 – 13 x2 + 4 = 0 9 x2 -4 - 4 x2 x2
raíces ecuación
-1
- 9 x2 -13 x2
Son: (9x2 – 4) (x2 – 1) = 0 Asimismo, cada paréntesis se puede factorizar aplicando diferencia de cuadrados, es decir: (3x + 2) (3x – 2) (x + 1) (x – 1) = 0 Igualando cada factor a cero las raíces correspondientes son: x1 =
y ; con lo cual:
en consecuencia, correspondientes de bicuadrada son:
ax4 + bx2 + c = 0; se puede resolver por factorización (Aspa simple). Si: b2 - 4 a c; es un cuadrado perfecto.
2 ; 3
x2 =
2 ; 3
x3 = -1 ; x4 = 1
Ejm. # 2: Resolver: x4 - 15 x2 – 16 = 0 Solución Como: b2– 4ac = (-15)2– 4(1)(-16) = 289 es un cuadrado perfecto, los factores serían: (x2 – 16) (x2 + 1) = 0 igualando cada factor a cero: x1 = 4 1º) x2 – 16 = 0 x2 = 16 ó x2 = -4
2
x3 = i ó x4 = - i
2
2º) x + 1 = 0 x = -1 Ejm. # 3 : Resolver: x4 x2 a2 x4 x2 a2 a4
=
90 91
ÁLGEBRA Solución: De la propiedad de proporciones, se obtiene: 91x4 + 91x2 a2 = 90x4 + 90 x2 a2 + 90 a4 x4 + a2 x2 – 90 a4 = 0 Factorizando; se tendría: (x2 + 10 a2) (x2 – 9 a2) = 0 Igualando cada factor a cero; las raíces de la ecuación son: x1 = 10 a i 2 2 i) x = -10 a v x2 = - 10 a i
ii)
x3 = 3 a v x4 = -3 a
x2 = 9 a2
07) 4 (a2 – b2)x2 = (a2 – b2 + x2)
x2 = - 2 i;
x3 =
3 i;
x4 = -
Respecto a la ecuación: ax4 + b x2 + c = 0 ; (a 0) de raíces: x1, x2; x3; x4; se cumple: de acuerdo con el Teorema de Cardano – Vieta. I. SUMA DE LAS RAÍCES x1 + x2 + x3 + x4 = 0
x1
3i
02) x4 – 68 x2 + 256 = 0 x1 = 2; x2 = -2 ; x3 = 8 : x4 = -8 03) x4 – 50 x2 + 49 = 0 x1 = 7; x2 = -7 ; x3 = 1 ; x4 = -1 04) x2 (x2 + 32) = 144 x1 = 6 i; x2 = -6 i ; x3 = 2 ; x4 = -2 05) (1 + x)4 + (1 – x)4 = 34 x1 = 2 ; x2 = - 2 ; x3 = 2 2 i x4 = -2 2 i. 1 x2
a a 3 a 3 ; x2 = x3 = i 2 3 3 a x4 = i 2
x1 =
a2 - b2 ; x4 = - a2 - b2
x1
2 i;
x3 =
. x2 + x3 . x4
=
b a
III. PRODUCTO DE LAS RAÍCES
x1 =
a4
a2 - b2
II. SUMA DEL PRODUCTO DE LAS RAÍCES TOMADAS DE DOS EN DOS.
Resolver: 01) x4 + 5 x2 + 6 = 0
12 x2 - a2
a2 - b2 ; x2 = -
PROPIEDADES DE LAS RAÍCES DE LA ECUACIÓN BICUADRADA
EJERCICIOS PROPUESTOS
06)
x1 =
2
. x2 .
x3
. x4
=
c a
RECONSTRUCCIÓN DE LA ECUACIÓN BICUADRADA Conociendo las 4 raíces de la ecuación bicuadrada: x1; x2; x3 y x4. La ecuación a formar adopta la forma: (x – x1) (x – x2) (x – x3) ( x –x4) = 0 efectuando las operaciones indicadas, tendríamos: x4 + (x1 x2 + x3 x4) x2 + x1 x2 x3 x4 = 0 EJERCICIOS 01.)
Una de las soluciones de una ecuación bicuadrada es 5. Reconstruir la ecuación; si: x1 x2 x3 x4 = 225 Solución: Si una de las raíces es x1 = 5 ; la otra raíz es: x2 = -5
ÁLGEBRA Reemplazando en el dato: (5) (-5) x3 x4 = 225 x3 x4 = -9 como x3 = - x4 (-x4) (x4) = - 9 x24 = 9 Con lo cual : x4 = 3
y
10 r2 3 r2
Rpta.
Solución: Sean las raíces de la ecuación bicuadrada en progresión aritmética.
de razón “ 2 r” de las propiedades de las raíces se tiene: x1 + x2 + x3 + x4 = 0
a)
Calcular “m” para que las raíces de las ecuaciones bicuadradas estén en P.A. x4 – (4 m + 10) x2 + (m + 7)2 = 0 m = 20
b) x4 – (4 m + 2) x2 + (2 m - 5)2 = 0 Rpta.
m=7
c) x4 – 2 (m + 7) x2 + (2m – 21)2 = 0 Rpta.
x1 . x4 + x2 . x3 =
b a
(- 3 r) (3 r) + (-r) ( r )= 10r2 = 3 m + 10 3.º.- x1 . x2 . x3 . x4 =
(3m 10) 1
..…………
m = 18
Formar las ecuaciones bicuadradas, conociendo sus raíces:
a) x1 = -
0 3.
3 ;
x3 = 6 Rpta. x4 – 9x2 + 18 = 0
x1 = 2 3 ; x3 = - 3 3 Rpta. x4 + 39x2 + 324 = Una de las raíces de una ecuación bicuadrada es 7. Reconstruir la ecuación; si: x1 x2 x3 x4 = -441 Rpta. x4 – 58 x2 –441 = 0
() SISTEMA DE ECUACIONES DE ORDEN SUPERIOR
c a
(-3 r) (- r) ( r) (3 r) =
2.
b)
a – 3 r + a – r + a + r + a + 3r = 0 vemos que: a = 0, con lo cual x1 = - 3 r ; x2 = - r ; x3 = r ; x4 = 3r 2º.-
1.
. x4
(a – 3 r) . (a – r) . (a + r) . (a + 3r)
1º.-
Rpta.
EJERCICIOS
Rpta.
Calcular “m” para que las cuatro raíces de la ecuación bicuadrada: X4 – (3m + 10) x2 + (m + 2)2 = 0, formen una progresión aritmética.
x1 . x2 . x3 ó también:
m = 10
x3 = -3
x4 - 34 x2 + 225 = 0
3m 10 10 m + 20 = 9 m + 30 m2
Reemplazando en la fórmula: X4 +(x1 x2 + x3 x4) x2 + x1 x2 x3 x4 = 0 Obtenemos: X4 + (-25 – 9) x2 + (5) (-5) (-3) (3) = 0 la ecuación será:
02.)
=
(m 2)2 1
9 r4 = (m + 2)2 3r2 = m + 2 Dividendo () (ß), obtenemos:
….… (ß)
Es un conjunto de ecuaciones que se verifican para los mismos valores de sus incógnitas. Se presentan diversos casos:
ÁLGEBRA 01.- Calcular “x” en el sistema: x + y = 2 .................... ()
3 x ; en ............. () 2 3 9 2 x2 – 2x . x+3. x = 19 2 4
Dado que : y =
x y = -1 ................... () Solución: De () : y = 2 – x Reemplazando en (): X (2 - x) = - 1 x2 – 2x – 1 = 0 Resolviendo la ecuación cuadrática x=1+
2
ó
x=1-
27x 2 = 19 4
x2 – 3x2 +
x2 = 4
x =2 De donde: Para: x = 2
y= 3
Para:
y = -3
x = -2
2
4.
Resolver: 1 3 2 ............ 2x y-6 x y-3
02.- .- Resolver x + y = 1 .................... (1) () 2
2
x +y
= 25 ................. (2)
Solución: De (1) : y = 1 – x; remplazando en (2): x2 + (1 – x )2 = 25 x2 + 1 + x2 – 2x = 25 Simplificando, obtenemos: x2 – x - 12 = 0 Factorizando (x – 4) (x + 3) = 0
7 5 1 2x y-6 x y-3
(ß) Solución: Aplicando determinantes, tendríamos: a)
Igualando cada factor a cero: Para: x = 4 y=-3 Para:
x = -3
x2 – 2 x . kx+ 3 k2 x2= 19 ....... () 2x2 – x . kx + 4 k2 x2 = 38 ....... () Dividiendo () () x2 (1 - 2 k 3 k2 ) x2 (2 - k 4 k2 )
19 38
Por proporciones: 38 – 76 k + 114 k2 = 38 – 19 k + 76 k2 k = 0 (No) 2 38 k – 57 k = 0 ó k=
1 = 2x y 6
De donde:
y= 4
03.- Resolver: x2 – 2 x y + 3 y2 = 19 ...... (1) 2x2 – xy + 4 y2 = 38 ...... (2) Solución: Haciendo la transformación: y = k x en (1) y (2); se tendría:
3 2
(Si)
............
b)
2 3 1 -5 1 3 7 -5
De donde:
13 26
2x+y=8 1 2 7 1 1 3 7 -5
1 = x y3
=
=
x+y=5
=
......... (1)
13 26
=
1 2
......... (2)
Resolviendo (1) y (2): 2 x + y = 8 ................... (1) x + y = 5 .................. (2) por determinantes. x
x=3
8 5 2 1
1 1 1 1
1 2
8 - 5 3 2 - 1
ÁLGEBRA y
2 1 2 1
8 5 1 1
10 - 8 2 2 - 1
Para :
2 3
x=2
y=3
GRÁFICAS DE INTERÉS
y=2 5.
m
Resolver el sistema: (x2 – y2) ( x – y) = 5 ........ (1)
La Recta.- Su gráfica está dada por la función lineal cuya regla de correspondencia es:
(x2 + y2) (x + y) = 65 ..... (2)
L:y=mx+b
m , b, x R
y
Solución Haciendo ; x = my ; se obtiene: (m2 – 1) y2 (m – 1) y = 5
;
....
x y
0 b
-b/m 0
L : y = m+ b
b
()
x
0
(m2 + 1) y2 (m + 1) y = 65 .... ()
-
b m
Dividiendo () (): (m2 1) ( m 1) 65 13 (m 1) ( m 1) (m 1) 5 1
Por proporciones: m2 + 1 = 13 m2 – 26 m + 13 simplificando: 6 m2 – 13 m + 6 = 0 Factorizando: 2m -3 - 9m 3m
-2
- 4m -13 m m=
(2 m – 3) ( 3m – 2) = 0
ó m=
Para :
m = 9 4
3 2 2 3
Al coeficiente “m” se le llama pendiente de la recta y es tal que: m = tg La Parábola.- Su gráfica está dada por la función cuadrática cuya regla de correspondencia es: y = a x2 + b x + c ; a, b, c, x R; a 0 con relación al discriminante = b2 –4 ac, tendríamos los siguientes gráficos de la parábola. (:) Si, a 0 la parábola es cóncavo hacia arriba y dependiendo del discriminante, tendríamos: a)
0
y
3 2
c
3 - 1 y3 = 5 2
En ... () : 1
h 0 x1
5 (1) y3 = 5 (8) y= 2 Como x = my x =
3 (2) 2
X=3
x2 V (h; k)
donde: b ; 2 a 4 a
V (h, k) = V
X
ÁLGEBRA b)
y
=0
y
a0
c)
0
c 0 X
0
c)
0
x
V (h; o)
c
a0
y
c
La circunferencia.general es: (x – h)2 + (y – k)2 = r2 Centro ; (h ; k) Radio : r
Su
Asimismo tenemos:
0
ecuación
y C(h,k) r
X
0
La Elipse.- La ecuación general es: 2
II) Si, a 0, la parábola es cóncavo hacia abajo y dependiendo del discriminante tendríamos: a)
0
( x h)2 a2
(y k) b2
y
( x h)2
V (h, k)
a2
x2
x1 0
h
x
( y k )2 b2
Recta y Circunferencia x + y = C1
b ; 4 a 2a
x2 + y2 = r2 A los más reales.
b ; 4 a 2a
V (h, k) = V
(II)
y
a2 ( x h)2
x1 = x2 x
hay
2 soluciones
Elipse y Hipérbole ( x h)2
=0
c
1
Las ecuaciones de grado superior que se pueden presentar es: (I)
c
0
1
La Hipérbola.- Su ecuación general es:
k
b)
m2
( y k )2 b2 ( y k )2 n2
1 1
A lo más hay 4 soluciones reales. Entre otras combinaciones.
x
ÁLGEBRA
DESIGUALDADES INECUACIONES DE 1° y 2° GRADO INECUACIONES DE GRADO SUPERIOR DESIGUALDADES
-
Son relaciones de comparación entre dos o más cantidades reales de diferente valor. Ejemplo; si: La edad de Juan es: 20 años La edad de Pedro es :30 años La edad de Luis es: 50 años Se tendrá las siguientes relaciones 1º.- La edad de Juan es menor que la edad de Pedro. 2º.- La edad de Luis, es mayor que la edad de Pedro. 3º.- La edad de Juan es menor que la edad de Luis. Intuitivamente estamos comparando magnitudes reales de una misma especie. Las desigualdades solo se verifican en el campo de los números reales que asociado a la recta real podemos observar: RECTA NUMÉRICA REAL
#s (-) : R- -
-1
#s (-) : R+
- 2 -3
-1
0
1
2
3
B b
+
La relación a b (se lee: a menor que b) significa que al punto A le corresponde el número real “a” y se encuentra a la izquierda del punto B al cual le corresponde el número real “b”.
AXIOMAS DE RELACIÓN DE ORDEN
01:
Orden de Tricotomia.- a, b R se cumple una y solo una de las siguientes posibilidades. a b
a = b
b a
Ejm: Dado los números reales: -6; 3; -3 y 4; se cumple que: a) – 6 -3 b) 3 4 c) – 6 4 d) – 3 4 02 : Orden Transitivo.- a, b, c R
2
o
A a
+
origen unidad Que para cada número real le corresponde un único punto de la recta real y recíprocamente para cada punto de la recta real, le corresponde un único número real. La correspondencia bionívoca entre números reales y puntos de una recta real nos ayuda a dar una interpretación geométrica de la relación de orden entre los números reales. Para la gráfica adjunta.
Si :
a b
b c
a c
Ejm: En la recta real: - -12
-2
0
6
8
-12 - 2 - 2 8 -12 8 03 : Orden de la Monotonía.-
a, b, c R i) Ley aditiva Si :
a
b
a + c b + c
+
ÁLGEBRA ii) Ley Multiplicativa Si : c R+ a b a c b c Si : c R- a b b c a c RELACIONES MATEMÁTICAS QUE EXPRESAN DESIGUALDADES
conjunto de valores denominados conjunto solución y su representación se visualiza en la recta real. Ejemplos: a) La inecuación: 4 x – 3 5 Se verifica para todo valor de x mayor que dos (x 2) Su representación gráfica en la recta real sería de la siguiente forma:
1.- “a” es menor que “b” (a b) ab a–b0 2.- “a” es mayor que “b” (a b) ab a–b0
3.- “a” es mayor o igual que “b” (a
-
0
+
2
b) La inecuación: x2 – 25 0 se verifica para todo x, tal que: X -5 x 5 Su representación gráfica en la recta real, seria de la siguiente forma:
b) -
ab aba =b
4.- “a” es menor o igual que “b” (a b) ab aba =b CLASES DE DESIGUALDADES
De acuerdo a su estructuración matemática, estas pueden ser: A.- DESIGUALDADES ABSOLUTAS.Son aquellas que se verifican en el campo de los números reales y a su vez pueden ser numéricas o literales. Ejemplos: i) Numéricas ii) Literales a) 7 0 a) x2 -2 b) 9 2 b) –5 (x – 2)4 c) -
2 0 3
c) x6 + y6 0
B.- DESIGUALDADES RELATIVAS.Estas desigualdades se conocen también con el nombre de inecuaciones y se caracterizan por que se verifican para un
+
-5 x -5 0 x 5 5
Más adelante analizaremos la solución explícita de los diferentes tipos de inecuaciones que se presentan. El conjunto solución de una inecuación se expresa mediante intervalos. INTERVALO.- Es el conjunto de valores x pertenecientes a la recta real, limitado en sus extremos por los elementos a y b, tal que a b; a y b pueden o no pertenecer al conjunto de valores x. CLASES DE INTERVALO Intervalo abierto: i. a ; b = x/a x b ; a b ii. ] a ; b [ = x/a x b ; a b Su representación gráfica es: axb
-
0
a
b
+
el cual expresa: x a ; b Intervalo cerrado: [a,b]=x/axb ; a b
ÁLGEBRA su representación gráfica es:
3.
Si a los dos miembros de una desigualdad se multiplica o divide por una cantidad negativa, el signo de la desigualdad se invierte.
a x b a
-
b
0
+
con lo cual: x [ a ; b] Intervalos Mixtos a) a ; b ] = x / a x b ; a b) a x b a
b
0
+
Si: a b
i) a c b c
c0
ii)
Con lo cual : x a ; b ] b) [a ; b = x / a x b ; a b ax b a
4. b
0
+
- xa
0
a
+
De donde : x - ; a ] d) [a ; = x / a x ; a )
c d
+
1.
Si a los dos miembros de una desigualdad, se suma o resta una misma cantidad, el signo de la desigualdad no se altera. Si : aba cb c Si a los dos miembros de una desigualdad se multiplica o divide por una cantidad positiva el signo de la desigualdad no se altera
Si: a b
......................... ( )
Se cumple que: a–c b–d
PROPIEDADES GENERALES DE LAS DESIGUALDADES
2.
b c
Dado el sistema: a b ......................... ( )
ax a 0 De donde: x [a ;
Dos desigualdades de signo contrario se pueden restar miembro a miembro y el signo de la desigualdad resultante es el mismo que hace las veces de minuendo, es decir:
De donde : x [a ; b c) - ; a ] = x /- x a ; - a
-
a c
i) a c b c
c0 ii)
a c
b c
5.
c–ad–b
Dos o más desigualdades del mismo sentido se pueden multiplicar o dividir miembro a miembro y el sentido de la desigualdad no se altera, siempre y cuando los miembros de las desigualdades sean cantidades positivas. a, b, c, d, R+ a
Si :
b ......................... (1) c d ......................... (2) Se cumple: a c bd
a c
b c
ÁLGEBRA 6.
Dos desigualdades de signo contrario y miembros positivos se pueden dividir miembro a miembro; el signo de la desigualdad resultante es el mismo que el signo de la desigualdad que hace las veces de dividendo. Es decir: a, b, c, d, R+
Si: a R, tal que: a 0 a2 0
10. a, b R y son del mismo signo, entonces: ab
ab
01)
Siendo:
Se cumple: a c
7.
b c
a
c a
d b
Si a los dos miembros de una desigualdad se eleva a una potencia impar o se extrae raíces de índice impar, el sentido de la desigualdad no se altera. Es decir: Si: i) a2 n + 1 b 2n+1 a b 2 n 1 a 2n1 b ii) nz+
8.
Si a los dos miembros de una desigualdad de términos negativos se eleva a un exponente par, el signo de la desigualdad se invierte, es decir: a, b Ri) Si a b a2n b 2n ii) Si a b a2n b 2n
1 a 1 a
1 b 1 b
DEMOSTRACIONES SOBRE DESIGUALDADES
a Si :
b ......................... (1) c d ......................... (2)
9.
a b ............ (1) a 0 ............ (2) b 0 ............ (3)
demostrar que : a3 + b3 a2 b + a b2 DEMOSTRACIÓN
De (1) : a b a – b 0 Entonces : (a – b)2 0 Desarrollando, se obtiene: a2 – 2 a b + b2 0 ó a2 – a b + b2 ab …….. ( ) De (2) y (3): a + b 0 ......... () Multiplicando los dos miembros de () por (a + b), se tendría: (a2 – a b + b2) (a + b) ab (a + b) a3 + b3 a2b + ab2 (L.q.q.q) 02) Si : a y b son diferentes y positivos, demostrar que: ab 2
2 ab a b
DEMOSTRACIÓN
Dado que : a b ; se cumple que: (a – b)2 0 Desarrollando: a2 – 2 ab + b2 0 Sumando; 4 ab a los dos miembros de la desigualdad, se tendría: a2 + 2 a b + b2 4 a b (a + b)2 4 a b
ÁLGEBRA Como; 2 (a + b) 0, entonces se tendría al dividir: (a b)2 2 (a b)
a b 2
4a b 2 (a b)
2 ab (a b)
EJERCICIOS RESUELTOS 01.
Resolver : a x + b 0; a, b R+
Solución
Resolver una inecuación de este tipo es similar a resolver una ecuación de primer grado, solo hay que tener en cuenta las propiedades generales de las desigualdades, en efecto:
(L.q.q.q) EJERCICIOS 01.-
Si; a, b R+ ; a b; demostrar que: a 2
b
b 2
a
1 1 a b
Transponiendo b al segundo miembro: ax -b Dado que a R+, es decir: a 0 x -
+
02.- Si: a, b, c R , demostrar que : (a + b+ c)2 a2 + b2 + c2 03.- Si; a, b, c R+ ; a b c demostrar que: a2 + b2 + c2 ab + ac + bc 04.- Si; a b c R+
graficando en la recta real:
-
(a3 + b3) (a + b) (a2 + b2)2 INECUACIONES DE PRIMER GRADO CON UNA INCÓGNITA
Son todas aquellas inecuaciones que al reducirse adoptan las formas:
-b
a
0
vemos que : x [ -
+ b ; a
02. Resolver:
demostrar que: (a + b + c)2 3 (a2 + b2 + c2) 05.- Si; a b R+, demostrar que:
b a
3x-2 5x-3 2 3
x -1 12
Solución: Siendo el m.c.m. (2, 3, 12) = 12; un número positivo, el signo de la desigualdad no se altera al efectuar las operaciones indicadas. 6 (3 x – 2) – 4 (5 x – 3) x – 1 18 x – 12 – 20 x + 12 x – 1 -2xx-1 - 3 x -1
ax+b 0
ax+b 0
multiplicando por (-1) , obtenemos : 3x1
ax+b 0
ax+b 0
x
X; es la incógnita y a, b R / a 0
1 1 x ; 3 3
ÁLGEBRA 03. Resolver: (x+1)2 +(x–1)2+(x–2)2 3(x+1)(x–1) Solución: Efectuando las operaciones indicadas obtenemos: x2 + 2x + 1 + x2 – 2x + 1 + x2 – 4 x + + 4 3 x2 – 3
Simplificando:
3x2 – 4x + 6 3 x2 – 3 -4x -9 multiplicando por (-1) 4x9x Gráficamente:
-
x[
+
9 ; 4
2 x - 3 3 x -1 1 ….... () 4 2 5x - 3 8 x - 1 -1 ….... (ß) 3 4
Solución:
Resolviendo cada inecuación: De (): m.c.m. (4, 2, 1) = 4 2 x – 3 – 2 (3 x – 1) 4 2x–3–6x + 2 4 -4 x 5
9 4
9 4
0
04. Resolver el sistema
Resolver: a) (2x – 1)2 + (x + 2)2 5 (x – 3) (x + 2) Rpta. ……………
-
5 4
0
3 4
3 4
Como no hay intersección de las soluciones de () y () x EJERCICIOS
2x 3 3x 2 4 3
Resolver los sistemas: a)
(3x –1)2 (2x + 3)2 + 5 (x2 -1) .........… (1) (2x –1)2 + (3x - 9) 13 (x2 + 2x - 3)... (2)
4x 1 5
Rpta.- ..............
Rpta.- ............ e) (2x + 1)3 – (2 x – 1)3 (x + 1) ( x – 1) Rpta.- ............ f) (5 x + 3) (3 x – 1) + (x + 2)2 (4 x – 3)2 Rpta.- ............. g)
+
3
c) (x + 1) – (x – 1) (2 x + 3) (3 x + 2) Rpta............. d)
x
En la recta real:
b) (x + 1)2 + (x + 2)2 + (x + 3)2 3 (x + 4)2 Rpta. ...........
5 4
De (ß): m.c.m. (3, 4, 1) = 12 4 (5 x – 3) – 3 (8 x – 1) -12 20 x – 12 – 24 x + 3 -12 - 4 x -3 4 x 3
Rpta.
EJERCICIOS
3
x -
2x-3 3x-2 5 x -1 1 4 5 2
Rpta.-..............
b) (x+2)3 (x+1) (x+2) (x+3) ….() (x-3)3 (x-3) (x-2) (x-4) ….() Rpta.- ............... c)
5x-3 3 x -1 x - 2 1 …….. () 2 4 6 4x-3 2 x - 5 3x - 2 1 …….(ß) 3 4 12
Rpta.-................
ÁLGEBRA INECUACIONES SIMULTÁNEAS DEL PRIMER GRADO En la resolución de inecuaciones simultáneas con dos incógnitas podemos aplicar cualquiera de las siguientes reglas. 1º.- Se toman dos inecuaciones de sentido contrario despejando en cada una de ellas la misma incógnita, luego esta incógnita se elimina aplicando el principio de transitividad. 2º.- Se puede eliminar una incógnita restando dos inecuaciones de sentido contrario, habiendo homogenizado previamente los coeficientes de la incógnita que se quiere eliminar. Ejemplo.- Si “x” e “y” son cantidades enteras y positivas, calcular: (x2 + y2), al resolver el sistema. 5 x – 3 y 2 .............. (1) 2 x + y 11 .............. (2) y 3 .............. (3)
INECUACIONES DE SEGUNDO GRADO Son todas aquellas inecuaciones que al reducirse adopta la forma canónica a x2 + bx + c 0 a x2 + bx + c 0
ax2 + bx + c 0 ax2 + bx + c 0
Donde x, es la incógnita y ; a, b, c R / a 0
Solución Método del discriminante : = b2 – 4 a c a0 Caso I
Caso II
ax2 + bx + c 0
ax2 + bx + c 0
= b2 – 4 ac
Solución
Multiplicando la inecuación (1) por 2 y la inecuación (2) por 5, obtenemos: 10 x – 6 y 4 ............. ()
0 X x1 ; x2 =0 X 0 X
10 x + 5 y 55 ............ (ß)
X1 =
restando miembro a miembro () y () 10 x – 6 y – 10 x – 5 y 4 – 55 -11 y - 51 51 11
y Dado que : 3 y
b ; 2a
Aquí observamos que:
x 3, 5
x2 + y2 = 32 + 42 = 25
Rpta.
ax2 + bx + c 0
= b2 – 4 ac
0 X [x1 ; x2]
X -, x1 x2 ,
= 0 X = x1 = x2
XR
0 X
XR
X1 =
x=3
( x1 x2)
Caso IV
ax2 + bx + c 0
b 2a
Caso III
51 = 4,63 y = 4 11
y 11
X2 =
a0
Reemplazando y = 4, en el sistema: 5x–3y2 x 2, 8 2x +
X -, x1 x2 , X R - x1 = x2 X R X -,
b ; 2a
X2 =
b 2a
( x1 x2)
ÁLGEBRA EJERCICIOS 01.- Resolver: (x + 1) (x + 2) (x + 3) + 12 x (x – 1) (x – 2) (x – 3)
2º) Todos los términos de la inecuación deben estar en el primer miembro.
Solución: Teniendo en cuenta la identidad: (x+ a) (x+ b) (x + c) = x3+ (a + b + c)x2 + (a b + ac + bc) x + abc La inecuación dada, se transforma en : X3 + 6x2 + 11 x + 6 + 12 x x3 – 6x2 + + 11 x – 6 Simplificando; obtenemos: 12 x2 + 12 x + 12 0 ó 2
x +
x
a=1 b=1 c=1
+ 1 0
De aquí vemos que: = (1)2 – 4 (1) (1) = - 3 Como : 0 x R
INECUACIONES SUPERIOR
DE
(Caso II)
GRADO
Son aquellas inecuaciones que al ser reducidas adoptan cualquiera de las siguientes formas: ao ao ao ao
xn xn xn xn
+ + + +
a1 a1 a1 a1
xn – 1 + xn – 1 + xn – 1 + xn – 1 +
SOLUCIÓN POR EL MÉTODO DE LOS PUNTOS DE CORTE Pasos que deben efectuarse: 1º) Verificar que a0 0
..............+ ..............+ ..............+ ..............+
an an an an
0 0 0 0
Donde: x, es la incógnita y n N / n 3 Además: ao; a1; a2 .... ; an R / a0 0
3º) Se factoriza la expresión del primer miembro. 4º) Cada factor se iguala a cero, obteniendo los puntos de ente, que son los valores que asume la incógnita. 5º) Se llevan los puntos de corte en forma ordenada a la recta numérica 6º) Cada zona determinada por dos puntos de corte consecutivos, se señalan alternadamente de derecha a izquierda con signos (+) (-). Se inicia siempre con el signo más. 7º) Si la inecuación es de la forma: P(x) 0 P (x) 0 , con el coeficiente principal positivo, el intervalo solución está representado por las zonas (+). 8º) Si la inecuación es de la forma: P(x) 0 P (x) 0, con el coeficiente principal positivo, el intervalo solución está representado por las zonas (-). Nota. Este método también es aplicable para inecuaciones de segundo grado. EJERCICIO Resolver: x3 – 6x2 + 11 x – 6 0 Solución
Factorizando por divisores binomios. Se obtiene: x=1 P.C. (x – 1) (x – 2) (x – 3) 0 x=2 x=3 llevando los puntos de corte (P.C.) a la recta real; tendríamos que: el conjunto solución es:
x [1, 2] [ 3,
ALGEBRA
INECUACIONES EXPONENCIALES INECUACIONES IRRACIONALES
ECUACIONES CON VALOR ABSOLUTO
VALOR ABSOLUTO El valor absoluto de un número real x, es el número no negativo denotado por x y definido por: X 0 -X
x=
c)
0=0
1.- Si x R, entonces x es el número real no – negativo definido por:
; si x 0 ; si x = 0 ; si x 0
Ejemplos: a) 5=5 b) -5 = -(-5) = 5 f)
x
d) -2 = 2 e) -3 = 3 3 - 3=3-
PROPIEDADES
d) e) f) g) h)
y R ; se cumple: - x = x x y = x y x 2 = x2 x2 = x2 x 2 = x
x + y = x + y x y 0 x - y = x + y x y 0 x y
x y
; y0
x + y 2
x
; si x
0
x =
3
De los ejemplos podemos observar que: 1.- x R ; x 0 2.- x = 0 x = 0 3.- x = - x
x, a) b) c)
En resolución de ecuaciones con valor absoluto, debemos tener en cuenta lo siguiente:
-x
si
x
0
2.- x = 0 x = 0 3.- x = b x = b ó x = - b 4.- x = b b 0 [x=b ó x=-b] 01.
EJERCICIOS
Hallar el conjunto solución en la inecuación: x + 2 (x4 – 1) = 0 Solución: Factorizando, se tendría: x + 2 (x2 + 1) (x + 1) (x - 1)= 0 igualando cada factor a cero. a) x + 2 = 0 x=-2 b) x2 + 1 = 0 x=i x=-i c) x + 1 = 0 x=-1 d) x – 1 = 0 x=1 Nota.-
y
;
i=
2
1 ; tal que: i = -1
Como x R; i -i no son parte de la solución: C. S. = -2, 1, -1 02. Resolver: x2 – x - 3 = x - 3 Solución: Para este caso, se cumple la propiedad: x = b x = b
ó
x=-b
ALGEBRA Para nuestro caso: X2 – x – 3 = x – 3 ............ () X2 – x – 3 = - (x –3) ........ (ß) De ........... () x2 – x – 3 = x –3 x2 – 2 x = 0 x (x – 2) = 0 x=0 x=2 De .......... (ß) X2 – x – 3 = - x + 3 x2 = 6 x= C. S. = 0, 2,
6
x=- 6
03.
Hallar el conjunto solución en la inecuación: 2 x - 1 = x + 2 Solución: Desde que: x = b b 0 [ x = b x = - b] Se tendría: 1º.- Universo de solución x + 2 0 x -2
U
-2
+
x [ -2 ; 2º.- Con lo cual: 2x–1=x+2 2x–1=-x–2 x=3
U
C. S. = -
x= -
1 3
universo
1 , 3 3
04. Resolver: x - 3 - 2 = 3 Solución: 1.- Haciendo ; x - 3 = a ........ () donde a 0; se tendría: a - 2 = 3 a – 2 = 3 a – 2 = -3 a=5 a = - 1 (No) 2.- En (), dado que: a 0 x - 3 = 5 x – 3 = 5 x – 3 = - 5 x=8 x =-2 C.S. = 8 ; -2 05.
Resolver: -x - 1 + 2x + 3 = 5
Solución:
2x+3= 0 -
-
-x-1= 0 0
3 2
+
1
Respecto a los signos de los valores absolutos en cada intervalo se tendría: a) - ; b) -
6; - 6
-
Igualando cada valor absoluto a cero determinamos los puntos de corte en la recta real:
3 ] : 2
3 ;1] 2
c) 1;
(-)
(-)
:
(+)
(-)
:
(+)
(+)
Analizando en cada intervalo: 3 2
a) x - ; - ] : - 2x + 3+x-1 = 5 -2x – 3 + x-1 = 5 x = -9 3 2
Como ; -9 - ; - ] Solución. b) x -
x=-9
; es
3 ; 1 ] : 2x + 3+x-1 = 5 2
2x + 3 + x-1 = 5 3x=3
Como ; 1 -
3 ; 1] 2
x = 1
es solución. c) x 1 ; : 2x +3-x-1= 5 2x +3- x+1 = 5 Como ; 1 1 ; x = 1 no es solución, para este intervalo. De (a) y (b) C.S. = -9 ; 1
EJERCICIOS PROPUESTOS RESOLVER: 01) [5 X – 3] = 7 02) 2x2 – x - 8 = 7 03) x2 – 1 = 0 04) 3x -2 = 2x+3 05) x-2-1= x-2 06) 2x2 – x - 3=3 07) 3x + 5 = 2x -3
4 5 5 Rpta. 3 ; - 2
Rpta: 2 ; -
Rpta. -1 ; 1
1 5 3 5 Rpta. ; 2 2
Rpta. 5 ; -
ALGEBRA 08)
x-2 x3
09)
x2 - x - 2 x -1
10) 11) 12) 13) 14)
Vemos que: x
= x =3
a b a < -b a b
INECUACIONES CON VALOR ABSOLUTO Las inecuaciones con valor absoluto se resuelven teniendo en cuenta las siguientes propiedades: x ; a R; se cumple. I.- x a ( x + a) (x – a) 0 x a ( x + a) (x – a) 0 II.- x a ( x + a) (x – a) 0 x a ( x + a) (x – a) 0 III.- x a a 0 [-a x a ] x a a 0 [-a x a ] IV.- x a x - a x a x a x - a x a
EJERCICIOS 01. Resolver: 3 x - 2 2x - 1 Solución: Dado que :
x=
3 5
x =1
de la recta real:
-
o
o - o 3 1 5
en la recta real:
+
-
-
-1
+
+ +
+
1
o
Vemos que: x -1 ; 1 ..... () 2º.- x2 - x x – 1 x=1 P.C. 2 (x - 1) 0 x=1 En la recta real:
-
para la inecuación dada, se tendría: (3x – 2 + 2x – 1) (3x– 2 – 2 x + 1) 0
+
La inecuación dada se transforma en: x2 – x < - (x – 1) x2 – x x –1 Resolviendo cada una de las inecuaciones: 1º.- x2 – x -x + 1 x2 – 1 0 x =-1 (x + 1) (x-1) 0 P.C. x =1
+
a b (a + b) (a – b) 0
P.C.
(Rpta)
02. Resolver: x2 – x x – 1 Solución: Desde que :
x +6 + x-2 = 8 x-3 + x-1 + x = 4 5x - 3 = -2x + 4 3x - 2 = x + 6 x2 – x- 3 = x2 - 6
(5x – 3) (x – 1) 0
3 ;1 5
o
o 1
++ +
Vemos que x - ;1 U 1, ... () Dado que la solución es () U (): x - ; 1 U 1; ó x R - 1 03. Resolver: 3 x- 2 5 Solución: De acuerdo a las propiedades establecidas como: 5 0; entonces: -53x–25 sumando “2” a todos los miembros -5 + 2 3 x – 2 + 2 5+ 2
-3 3x 7 dividiendo entre 3: -1 x
7 3
ALGEBRA x -1 ;
7 3
b) Para el intervalo
04. Resolver: 2 x + 5 5 x - 2 Solución:
de los valores absolutos son (+ , - ); de donde: -2x+1–x+22 - 3 x -1
Como: a b (a + b) (a – b) 0
x
en la inecuación dada se tendría: (2x + 5 + 5x – 2) (2x+ 5 – 5x + 2) 0 (7 x + 3) (-3 x + 7) 0 cambiando el signo de x
x
c) Para el intervalo : 2; : los signos de los valores absolutos son (+ , +) de donde: -2 x + 1 + x – 2 2 -x3 x -3
7 x= 3
en la recta
+
7 3
-3 7
- Vemos
+
-
+ -
que: x o
;
-3 7
7 3
05. Resolver: x - 2 - 2x - 1 2 Solución: Igualando cada valor absoluto a cero para determinar los puntos de corte en la recta real; vemos que:
2x -1 -
2
1 2 es: La inecuación a analizar
+
a) Para el intervalo: - ;
1 ]; los 2
signos de los valores absolutos son: (- , -) de donde: 2x – 1 – x + 2 2 x1
x-;
o
1 2
1
1 ] ........................ ( ) 2
+
+
2
x 2 ; ] ................. ( ) La solución de la inecuación propuesta estará dado por () U () U () 1 2
- ; - ] U
1 , 2 ] U 2 ; = - ; 2
xR
Rpta.
EJERCICIOS
- 2 x - 1+ x - 2 2
-
o
-3
x -2
0
1 3
o 1 2 1 1 ; 2 ]3................. (ß) 2 2
-
3 x=7
P.C.
(7x +3) (3x – 7) 0
1 ; 2 ] , lls signos 2
Resolver: a) 2 x - 7 2 b) 3 x – 1 5 c) 4 x - 3 2 x - 5 d) 7 x -3 5x - 4 e) 3 x - 2 x – 2 f) x + 2 - x - 3 1 g) x + 2 - x - 3 1 h) i) j)
x x 1
1
x2 - 1 x + 2 2x 1 3x 2
3x 2 2x 1
+
ALGEBRA como la base es mayor que la unidad: INECUACIONES EXPONENCIALES
Son aquellas inecuaciones cuya incógnita se encuentra en el exponente y sus criterios de solución son: I. En toda desigualdad, si las bases son iguales y mayor que la unidad, al comparar los exponentes, el signo de la desigualdad no se invierte, es decir: Si la base es mayor que la unidad (a 1) ; se cumple: 1º
aP(x) a
Q(x)
P (x) Q (x)
2º
aP(x) a
Q(x)
P (x) Q (x) P (x) Q (x) P (x) Q (x)
P(x)
3º
a
a
Q(x)
4º
aP(x) a
Q(x)
x 1 4 2 1 x x - 1 2 4
- x - 1 ó:
recordando: a b b 0 [ -b a b ] se tendría: 1º.- Universo de solución 1 x x 1 02 4 4 2
2º.- De otro lado: -
1 x 1 x + x–1 2 4 2 4
-2+x4x–42-x resolviendo por partes: i) 4 x – 4 x – 2 ii) 4 x – 4 2 - x 3x2 5x6 x
EJERCICIOS 01.
Resolver 5 2x – 3 – 25
–x+2
0
como; la base es mayor que la unidad, se cumple que: 2x–3-2x+4 4x7 7 4
-
x [ 02.
o
7 ;] 4
7 4
+
x 1
x
22
2
- x - 1
6 5
+
2 3
6 5
2
+
2 6 ; 3 5
II. En toda desigualdad si las bases son iguales y su valor está comprendido entre cero y uno (0 base 1) al comparar los exponentes el signo de la desigualdad se invierte, es decir: Si la base está comprendida entre cero y la unidad (0 a 1); se cumple. 2º
o
Rpta. C.S.; x
1º x 1 24 2
6 5
2 2 6 3 x ; 3 5
-
1
Solución: Expresando en base 2
x
interceptando con el universo:
En que intervalo se satisface la desigualdad. 1 2
2 3
o
-
Solución: Expresando la inecuación convenientemente, se tendría: 5 2x – 3 25 –x + 2 5 2x – 3 25 –2x + 4
x
x 2
3º 4º
aP(x) a P(x)
a
P(x)
a
P(x)
a
Q(x)
P (x) Q (x)
a
Q(x)
P (x) Q (x)
a
Q(x)
P (x) Q (x)
a
Q(x)
P (x) Q (x)
ALGEBRA efectuando las operaciones indicadas, se obtiene: N x=0
EJERCICIOS 01. Resolver 1 2
x 3
x 0 (x 6) (x - 6)
1 8
P.C
D
x=6 x = -6
Graficando en la recta real:
solución: 1 , se tendría: 2
Colocando en base 1 2
x 3
1 2
3
-
Como la base está comprendida entre cero y la unidad. x - 3 3 recordemos que : a b a - b con lo cual: x–3-3 x0 Gráficamente:
- Rpta:
ab
6
+
x-,oU6;
02. Resolver
x-6
(0,5) x 6 x 6 (0,5) x - 6
Solución: Transformando los radicales exponentes fraccionarios, se tiene: x 6 (0,5) x 6
a
x 6 (0,5) x 6
como la base está comprendido entre cero y la unidad, al comparar los exponentes, el signo de la desigualdad varía, es decir: x6 x6
x-6 x6
x-6 x6
6
0
+
Rpta. x -6 ;0 U 6 ; INECUACIONES IRRACIONALES
Ejemplo.- Dada la inecuación 2 n f(x) 2 n 1 g (x) 0 n z+ entonces la inecuación se resuelve para valores que estén comprendidas dentro de las soluciones de : f(x) 0 Existen diversos casos de inecuaciones irracionales presentaremos algunos de ellos y su forma de resolverlos. 01. Resolver
como el segundo miembro debe ser cero: x6 x6
0
Son aquellas inecuaciones cuyas incógnitas se encuentran afectadas por radicales o exponentes fraccionarios. De otro lado como las inecuaciones solo se verifican en el campo de los números reales, se cumple el siguiente principio fundamental. Principio fundamental.En toda inecuación irracional de índice par, las cantidades subradicales deben ser mayores o iguales a cero y esto nos determina el universo dentro del cual se resuelve la inecuación dada.
x–3 3 x 6
O
-6
x -3
8-x
0
ALGEBRA Solución El conjunto solución a esta inecuación está determinado por la intersección de los universos de cada radical, es decir;
a) Si : 2n f(x) 2n g(x), entonces: f (x) 0 ................... () f (x) g (x) ............... ()
U1 : X – 3 0 x 3 U2 : 8 – x 0 x 8
b) Si : 2n f(x) 2n g(x), entonces:
Conjunto solución U1 U2
-
0
Rpta:
3
f (x) 0 ................... () f (x) g (x) ............... ()
+
8
x[3;8]
c) Si : 2n f(x) 2n g(x), entonces:
02. Resolver: x3
g (x) 0 ................... () f (x) g (x) ............... ()
x-2 5
Solución 1º.- Determinación del universo x+30 x–2 0 x -3 x 2
-
-3
0
2
Universo x [ 2 , 2º- Pasando un radical al miembro. x3 5 -
+ segundo
x-2
3º.- Elevando al cuadrado los dos miembros de la inecuación. X + 3 25 – 10 x 2 + x – 2 10 x 2 20 x2 2 4º.- Elevando al cuadrado x–24 x6 5º.- Interceptando con el universo
d) Si : 2n f(x) 2n g(x), entonces: f (x) 0 ................... () f (x) g (x) ............... () Ejemplo: Resolver: 16 -
1
x2
16 - x
Solución Para este caso, se cumple: 16 – x 0 ..................... (1) 16 -
1 x2
16 – x ........... (2)
De ....... (1) 16 – x 0 x 16 x - ; 16 ] .................... () De ......... (2)
-
o
2
Rpta. x [ 2, 6 ]
6
+
OBSERVACIÓN Algunas inecuaciones irracionales de índice par se transforman en sistemas, como las que mostramos a continuación:
16 -
1 x2
16 – x
x3 1
0
x2
factorizando el numerador: N:
x=1
D:
x=0
P.C (x - 1) (x2 x 1) 0 . x2
ALGEBRA Graficando en la recta real:
-
1
0
+
x [ 1 ; ........... (ß) Interceptando () y () obtenemos la solución final
- Rpta.
0 x
1
[ 1 ; 16 ]
16
+
ÁLGEBRA
FUNCIONES DOMINIOS FUNCIONES ESPECIALES GRAFICAS DE FUNCIONES DEFINICIONES BÁSICAS Y
PAR ORDENADO.Es un ente matemático formado por dos elementos, denotado por (a ; b), donde “a” es la primera componente y “b” es la segunda componente. En términos de conjunto de el par ordenado (a ; b) se define como:
2 3 7 2
16 91 3 4 21
EJERCICIOS
1.
(a; b) = a ; a ; b Igualdad de pares ordenados.- Dos pares ordenados son iguales si y solo si sus primeras y segundas componentes son iguales respectivamente, es decir:
2 13 7 8
Calcular : (x + y) si los pares ordenados.
((a + b) x – (a-b) y; 2a2 2b²) y (4 ab; (a-b)x + (a + b)y) son iguales. Rpta. 2a. 2.
Si los pares ordenados
4 5 3 1 ; x y 1 2x y 3 x y 1 2x y 3
(a; b) = (c ; d) a = c b = d Ejemplo.-1.- Si los pares ordenadas (2x + 3y; 7x - 2y), (13;8) son iguales, hallar el valor de (x-y) Solución : Ya que los pares ordenados son iguales,
5 7 y ; son iguales, determine el 2 5
valor numérico de : x
y
y
x
Rpta. 17
por definición se cumple. 2x + 3y = 13 ................... (1) 7x – 2y = 8 ..................... (2) Resolviendo determinantes.
X
13 8
3 2
2 7
3 2
el
PRODUCTO CARTESIANO
sistema
26 24 4 21
por
2
Dado dos conjuntos A y B no vacíos, se define el producto cartesiano A x B como el conjunto de pares ordenados (a, b) tal que a A b B; es decir: A x B = {(a;b) / a A b B}
En el conjunto de pares ordenados (a,b), las primeras componentes se
ÁLGEBRA encuentran en el conjunto A y las segundas componentes en el conjunto B.
Donde (a, b, c) es un terma ordenada definida en términos de conjuntos. (a, b ,c) = { {a}, {a, b}, {a, b, c}}
Ejemplo 2.- Dado los conjuntos A = {1, 2} y B = {a, b} Determine a) A x B b) B x A
PROPIEDADES GENERALES DEL PRODUCTO CARTESIANO
1.
SOLUCIÓN a. Mediante el “Diagrama de árbol” 2. A
B a
AxB (1; a)
b
(1; b)
a
(2; a)
Ejemplo 3.- Dado los conjuntos
b
(2; b)
A = {X Z/ 6 < x – 2 < 12} B ={X Z/ -4 x + 3 < 9} ¿Cuántos elementos tiene, A x B?
1
2
A x B = {(1;a), (1;b), (2;a), (2;b)} b. B
Si n(A) es el número de elementos del conjunto A y n(B) es el número de elementos del conjunto B, entonces n (A x B) = n(A).n(B) es el número de elementos del producto cartesiano A x B. El producto cartesiano en general no es conmutativo , es decir A x B B x A, a menos que A = B. A x B = ; si A es vacío o B es vacío. N (A x B x C) = n(A) . n(B). n(C)
3. 4.
Solución : Para el conjunto A, se cumple:
De otro lado A 1
BxA (a;1)
2
(a;2)
1
(b;1)
A = {9,10,11,12,13}
2
(b;2)
Para el conjunto B, se cumple: -4 X + 3 < 9
a
b
B x A = {(a;1), (a;2), (b;1), (b;2)} En este ejemplo vemos que : AxB BxA OBSERVACIÓN.- El producto cartesiano se puede extender a tres o más conjuntos no vacíos, es decir: AxBxC={(a,b,c)/ a A bB c C}
6 < x – 2 < 12 Sumando 2 a todos los miembros de la desigualdad, se obtiene. 8 < x < 14 n(A) = 5
Adicionando –3 a todos los miembros de la desigualdad, se obtiene: -7 x < 6 B = { -7;-6;-5;-4;-3;-2;-1;0;-1;-2; -3;-4;-5} Con lo cual n(B) = 13
n (A x B) = n (A).n (B)= (5) (13)= 65
ÁLGEBRA Ejemplo 4.- Dado los conjuntos A
Definición.- Dadas dos conjuntos A y B no vacíos, se llama una relación R de A en B a un subconjunto cualquiera de A x B.
B
a
1 2
e
3
R es una relación de A en B R A x B
Determine gráficamente : BxA
Nota.- Una relación de A en B se llama también relación binaria.
Gráfica de : A x B
Definición.Un conjunto R es una relación en A si y solo sí R A x A
i) A x B
ii)
Solución i)
RELACIONES
B
Ejemplo 5.- Dado el conjunto
3
A = {1, 3, 5} y una relación R en A definida por :
2 1 0
a
A
b
(x , y) R y=x+2 Cuantos elementos tiene R.
Solución : Notemos que el conjunto A x A es :
ii) Gráfica de B x A A
A x A = {(1;1), (1;3), (1;5); (3;1) (3;3),(3;5),(5,1);(5;3);(5,5)}
b
Luego una relación R en A de elementos (x, y) tal que y = x + 2 es:
a 0
1
2
3
B
de i) y ii) vemos que : A x B B x A
Dado los conjuntos
Ejemplo 6.- Sea el conjunto A = {2, 4 ,6 ,8}. Donde las relaciones R1 y R2 en A están dadas por :
A = {X N / X2 -2 < 23} B = {X Z+0 / X2- 3 < 6} C = {X Z / 3 < X –6 12}
R1 = {(x , y}/ x + y = 10} R2= {(x , y) / y = x} Hallar : n (R1) y n (R2)
EJERCICIO 1.
R = {(1;3), (3;5)}; vemos que la relación R tiene 2 elementos.
¿Cuántos elementos tiene : A x B x C? Rpta. : 108
Solución : Teniendo en cuenta que : R1 = {(x, y}/ x + y = 10} entonces
ÁLGEBRA R1 = {(2;8), (4;6),(8;2),(6;4)} De otro lado R2= {(x, y)/y =x} entonces R2= {(2;2); (4;4);(6;6);(8;8)} n(R1) = 4 y n(R2) = 4
DOMINIO Y RANGO DE UNA RELACIÓN R A
B
CLASES DE RELACIONES y
x
A. Relaciones reflexivas.- Dado un conjunto R de pares ordenados R es una relación reflexiva” en A
(x,y) R
Dom (R)
Si : a A ; (a ; a) R B. Relaciones Simétricas.- Dado un conjunto R de pares ordenados R es una “relación simétrica” en A. Si : (a;b) R (b; a) R C. Relaciones transitivas.- Dado un conjunto R de pares ordenados la relación R en un conjunto A es una “relación transitiva” en A. Si : (a;b) R (b;c) R (a;c) R D. Relaciones de equivalencia.- Una relación R en un conjunto no vacío A es una “relación de equivalencia” en A, si en forma simultanea satisface las siguientes condiciones: i. ii.
R es una relación de A en B si R A x B ; donde : A x B = {(x,y) / x A y B) Dominio de la relación R .- Es el conjunto de todas las primeras componentes de los pares ordenados de R, es decir: Dom (R) = x/ (x, y) R
Ejemplo.- Dado los conjuntos R A
B
1 (a;a) R
R es simétrica : (a ; b ) R (b; a) R
iii. R es transitiva. [(a;b) R (b;c) R] (a;c) R
C. A.
Rango de la relación R.- Es el conjunto de todas las segundas componentes de los pares ordenados de R, es decir: Rang (R) = y /(x,y) R B
R es reflexiva : aA;
Rang (R)
5 2
3
6 7
4
8
Donde R es una relación de A definida por: R = (1,5), (2,8), (3,5), (2,7) Determine : Dom (R) y Rang (R)
ÁLGEBRA Solución: Como el dominio está determinado por las primeras componentes. Dom (R) = 1, 2, 3 De otro lado como el rango está determinado por las segundas componentes : Rang (R) = 5, 8, 7
Observación.Dos pares ordenados distintos no pueden tener la misma primera componente; para la función f. (x; y) f (x; z) f y = z Siendo Y i)
Son funciones:
EJERCICIOS 1)
Dado los conjuntos: A = 1, 4, 9 B = 2, 8, 9 R1 y R2 son relaciones de A en B tal que: R1 = (a, b) A x B / a b R2 = (a, b) A x B / a + b 6 Determine : n (R1) + n (R2) Rpta. 9
A = Conjunto de partida B = Conjunto de llegada
f2
f1 A
B
1
4
2 3
5
A
B
1 2 3 4
5
f3
2) Dado el conjunto A = 1, 2, 3, 4, 6, 8 y la relación R en A : R = (x,y) /5 es divisor de x + y, hallar la suma de todos los elementos del dominio de R. Rpta. ______
A
B
a
d
b
e
c
f
ii) No son funciones 3)
Dada la relación R definida en los números reales: R = (x, y) / x-y 6 el valor veritativo de : I. R es simétrica II. R es reflexiva III. R es transitiva IV. R no es de equivalencia es: Rpta. V V F V FUNCIONES Dado dos conjuntos no vacíos “A” y “B” y una relación f A x B, se define: “f es una función de A en B si y solamente si para cada x A existe a lo más un elemento y B , tal que el par ordenado (x, y) f “.
f5
f4 A
B
A
B
1
4
2
8 7
2 3
5
3
DOMINIO Y RANGO DE UNA FUNCIÓN Dominio de f: Dom (f) Se llama también pre-imagen y es el conjunto de los primeros elementos de la correspondencia que pertenecen al conjunto de partida A. (Dom (f) A) Rango de f = Rang (f)
6
ÁLGEBRA Llamado también imagen, recorrido o contradominio, es el conjunto de los segundos elementos de la correspondencia que pertenecen al conjunto de llegada B (Rang. (f) B) Ejemplo.- Dada la relación representada por el diagrama sagital.
B e
a b j c k d i i
Respecto a las gráficas:
f g
l
y
h m
Hallar Dom (f) Rang (f)
A
x
0
x
0
f1 es función L corta en un punto
f2 no es función L corta en dos puntos
FUNCIONES ESPECIALES
La función f se denomina aplicación de A en B si y solamente si todo elemento x A sin excepción, tiene asignado un elemento y B y solamente uno, en tal caso se denota de la siguiente forma:
L
f1
APLICACIÓN
B
y
L
f2
i
Solución: Vemos que la función está dada por: f= (a; f) , (b ; e) , (c; f) , (d;h), (i;g) luego por definición: Dom (f) = a; b; c; d; i Rang (f) = f ; e; h; g
f:A
f = (x; y) R x R/ x Dom(f) y = f(x) Propiedades Geométrica.- Una relación f R x R es una función real, si y solo sí, toda recta vertical o paralela al eje “y” corta a la gráfica f a lo más en un punto.
f1 A
una función real de variable real y por ello f tendrá una representación gráfica en el plano R2. Existe una relación unívoca entre la variable independiente x y su imagen la variable dependiente y; es decir:
f
Función constante.- Se simboliza por C y su regla de correspondencia está dada por C (x) = f(x) = k y
k
B
f
Para este caso 0
Dom (f) = A Rang (f) B
i) Don (f) R FUNCIÓN REAL DE VARIANTE REAL Si los conjuntos A y B, de partida y llegada respectivamente de una función f son conjuntos de números reales, entonces f es
x
ii) Rang (f) = K
Función Identidad.- Se simboliza por I, y su
regla de correspondencia es: I (x) =
f (x) = x
ÁLGEBRA y
y
F(x)=
x
f 1
45º
0
y
x
0 i)
ii)
Dom (f) = R Rang (f) = R
Función Valor Absoluto.- Su regla de correspondencia está dada por: x;x 0 y = f(x) = x 0;x=0 -x ; x 0
1 i) Dom(f) =[0;
ii) Rang (f) = [0;
Función cúbica.- Está determinada por la
regla de correspondencia. y = f(x) = x3
y f(x) = x3
y f(x) =x
8 1 0
x
1 2
x
0
I) Dom (f) = R II) Rang (f) = R
i) Dom (f) = R ii) Rang (f) = [0; Función Signo.- Se simboliza por “sgn” su regla de correspondencia está dada por: -1 ; x 0 y = f(x) = sgn (x) 0;x=0 1;x 0
Función Escalón Unitario.- Está denotado por U y su regla de correspondencia es:
0; x0 y = f(x) = U (x) =
y
1; x1 U(x)
1
f(x)= U(x) x
0
x
0
-1
i) Dom (f) = R
1
ii) Rang (f) = -1, 0, 1
Función raíz cuadrada.- Se simboliza por el signo radical correspondencia es:
y = f(x) =
x
y su regla de
i) Dom (f) = [0;
ii) Rang (f) = 1
Función Cuadrática.-
La regla de correspondencia de esta función está dada por: y = f(x) = ax2 + bx + c ; a 0 Se presentan dos casos
ÁLGEBRA Dando valores a n
1.
-2 ; Si -1 ; Si 0 ; Si 1 ; Si 2 ; Si
2
a0
f(x)=ax +bx+c f(x) = [x]
h X1
X2
x
-1 0 1 2 3
y
Vértice = v (h,k)
1 x
b b2 - 4ac ; V(h; k) = V 2a 2a
-3
-2
-1
1
2
3
x
-1
ii) Rang (f) = [-k;
-2
a 0 k
Vértice = V(h,k) x1
x2
i) Don (f) = R
h b b2 - 4ac ; 2a 2a
1.
Hallar el dominio y rango de la función: x x
f (x) =
Solución i) Dom (f) = R
ii) Rang (f) = Z EJERCICIOS
c
V(h; k) = V
x x x x x
2
k
2.
1
c
i) Dom (f) = R
–2 –1 0 1 2
ii) Rang (f) = - , k
;
x
x0
x; x 0 Dado que x = -
Función Inverso multiplicativo Es aquella función cuya regla de correspondencia es: 1 y = f(x) = ; donde x 0 x
la regla de la correspondencia de la función f(x), donde x 0; es : xx 2 ; x 0 x
f (x)
y
x-x 0 x
1 f(x) = x
x; x 0
;
x0
y
Graficando:
f(x) =
x x x
2
x
x i) Dom (f) = R- 0 ii) Rang (f) = R -0
Función máximo entero.-
Es aquella función definida por: f(x) = [x] ; Si n x n + 1 ; n z
i)
Dom (f) = R- 0 ii) Rang (f) = 0, 2
ÁLGEBRA
SUCESIONES PROGRESIONES ARITMETICAS PROGRESIONES GEOMETRICAS
SUCESIONES Una sucesión es un conjunto de números que presenta un cierto orden de acuerdo a una ley de formación. En términos de conjunto las sucesiones se expresan como : S = {a1, a2, a3, ....., an, ....} Toda sucesión debe ser determinado a través de su término e-nésimo (an), es decir: Para n = 1 a1 Para n = 2 a2 Para n = 3 a3 . . . . . . . . . En general un término cualquiera de la sucesión tal como ak, se obtiene a través de an cuando n = k. Son ejemplos de sucesiones : a. P = { 3,5,7,9,....., (2n+1),...} b. Q = {1,4,9,16,....., n²,.........} c. R = {1,1,2,6,24,....,(n-1)!,.....} CLASIFICACION DE LAS SUCESIONES Atendiendo al número de términos las sucesiones pueden ser : a. Sucesiones finitas.- Son aquellas que tienen un número limitado de términos.
Ejemplo: A = {6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27} b. Sucesiones infinitas.Estas sucesiones se caracterizan porque sus términos son ilimitados. Ejemplo: P = {-1, 2, 7, 14, ....., (n²-2),....} SERIES.- Se llama serie a la suma indicada de los elementos de una sucesión, es decir dada la sucesión. S = {a1, a2, a3, .........., an, .......} La serie está representada por
a
n
a1 a2 a3 ...... an .....
n 1
Dependiendo de que la sucesión sea finita e infinita, las series serán finitas e infinitas. TIPOS DE SERIES Entre los de interés tenemos : a. Las Progresiones. - Progresión aritmética. - Progresión geométrica. - Progresión Armónica. b. Series de potencia de los números enteros positivos. c. Series numéricas relacionadas con los números enteros positivos. d. Series que involucran combinatorias. e. Series recurrentes.
ÁLGEBRA PROGRESIONES
Razón : r = a2 – a1 ..... = an – an-1
Son Sucesiones numéricas cuya ley de formación se establece a través de una suma o multiplicación constante.
Ejemplos de P.A. a).
÷ 6.9.12.15.18
PROGRESION ARITMETICA Definición.Las progresiones aritméticas o diferenciales son sucesiones de números donde un término cualquiera después del primero es igual al anterior más una cantidad constante (distinta de cero) llamada razón o diferencia de la progresión. Símbolos de una progresión aritmética. P.A. : Significa progresión aritmética. ÷ : Inicio de una P.A. a1 : Primer término de la P.A. an : último término de la P.A. n : número de términos de la P.A. r : Razón o diferencia constante. Sn : Suma de los n primeros términos de una P.A. m : Medios de una P.A. Representación general de una P.A. Las sucesiones aritméticas finitas de razón “r” y “n” términos se representan bajo la forma. Extremos de la P.A. ÷ a1. a2 ................................. an-1; an m = n – 2 (medios) Medios :
Aritméticos ó Diferenciales
÷ 9.7.5.3.1.-1
:6 : 18 : 9-6=3 : 5 :3
a1 an r n m
:9 : -1 : 7-9=2 : 6 : 6-2=4
De los ejemplos vistos las progresiones aritméticas pueden ser : a). P.A. creciente (razón > 0) b). P.A. Decreciente (razón < 0) PROPIEDADES GENERALES DE LAS PROGRESIONES ARITMETICAS
Propiedad 1.- En toda P.A. de “n” términos y razón “r” el último término es igual al primero más (n-1) veces la razón, es decir : an = a1 + (n – 1) r DEMOSTRACION Sea la progresión aritmética ÷ a1 . a2 . a3 ......... an-2 . an-1 . an Por definición sabemos que : ak = ak-1 + r Expandiendo : a1 = a1 a2 = a1 +r a3 = a2 +r a4 = a3 +r .
K = 2, 3,4,....n
(n-1) veces
. an-2 = an-3+r an-1 = an-2+r an = an-1+r
r0 Primer Término
b).
a1 an r n m
an = a1 + r + r+......+r Último Término
(n – 1) veces
an = a1 + ( n – 1) r
ÁLGEBRA Propiedad 2.- En toda P.A. de razón “r” y “n” términos: ÷ a1 . a2...... ap......aq.....an-1.an el término de lugar “q” en función del término de lugar “p” está formulada por: aq = ap + (q – p) r Propiedad 3.- En toda P.A. de “n” términos y razón “r”, un término cualquiera que ocupe el lugar K-ésimo contado a partir del extremo final es igual al último término menos (k-1) veces la razón, es decir: ak = an – (k – 1) r
÷ a1, a2...... ap...........aq.....an-1.an “p” términos
a1 + an = 12+37= 17+32 = 22+27=49 Propiedad 5.- En toda P.A. de un número impar de términos, el término central “ac” es igual a la semisuma de los términos equidistantes de los extremos e igual a la semisuma de los extremos. En la P.A. de “n” términos y razón “r”, cuyo esquema es
“p” términos “k” términos
“k” términos “p” términos
ac = término central Se cumple que :
ac
ap aq a1 an 2 2
Ejemplo : En la P.A. ÷ 8 . 12 . 16 . 20 . 24 . 28 . 32
Se cumple que ap + aq = a1 + an DEMOSTRACION Dado que “ap” y “aq” equidistan de los extremos. ap = a1 + (p-1) r .............. () aq = an - (p-1) r .............. (ß) Sumando miembro a miembro () y (ß) obtenemos : ap + aq = a1 + an
÷ 7 . 12 . 17. 22. 27. 32. 37. 42
÷ a1 ___ ap ___ ax.ac.ay ___ aq ___ an
Propiedad 4.- En toda P.A. de “n” términos y razón “r”, la suma de los términos equidistantes de los extremos es una cantidad constante e igual a la suma de los extremos, es decir :
“p” términos
Se observa que :
l.q.q.d.
Ejemplo : En la P.A. ÷ 7. 12 . 17 . 22 . 27 . 32 . 37 . 42.
ac = 20 Se cumple que : 8 32 12 28 16 24 ac 20 2 2 2 Propiedad 6.- En toda P.A. de tres términos, el término central es la media aritmética de los extremos. En la P.A. ÷ x. y. z xz y Se cumple que : 2 Propiedad 7.- La suma de los “n” primeros términos de una P.A. de razón “r”. ÷ a1 . a2 ……............…... an-1 . an
ÁLGEBRA es igual a la semisuma de los extremos multiplicado por el número de términos, es decir: a an Sn 1 n 2
DEMOSTRACIÓN En la progresión aritmética. ÷ a1. a2 …………………............ an-1 . an La suma de los “n” primeros términos es : Sn = a1+a2 ..........+ an-1+an ......... () ó Sn = an+an-1 ........ +a2 +a1 .......... (ß) Sumando miembro a miembro
2Sn
(a1 an ) (a 2 an1 ) ....... (an a1 ) " n" tér minos
INTERPOLACION Interpolar “m” medios diferenciales entre los extremos “a1” y “an” de una progresión aritmética, es formar la progresión. En efecto para la P.A. ÷ a1 .............................. an “m” medios Los datos conocidos son : Primer término : a1 Último término : an Número de términos : n = m + 2 El elemento a calcular es la razón : r De la fórmula : an = a1 + (n –1) r Como : n = m + 2 an = a1 + (m+1)r
Como la suma de los términos equidistantes es una cantidad constante e igual a la suma de los extremos. 2S n (a1 a n ) (a1 a n ) ....... (a1 a n ) " n" tér minos
a a Sn 1 n n 2
L.q.q.d.
De otro lado, como : an = a1 + (n-1)r 2a (n 1)r Sn 1 n 2
Propiedad 8.En toda P.A. de un número impar de términos y término central “ac”, la suma de sus “n” términos está dado por : Sn = ac . n
; n (#impar)
Obtenemos: r
an a1 m1
Conocida la razón ya interpolar o formar la P.A.
es
posible
OBSERVACION En la resolución de problemas sobre P.A. es necesario expresar los términos de la progresión bajo las siguientes formas : i. Si el número de términos es impar, la razón a considerar es “r”. Ejm: Para 3 términos; se tendría : ÷ (a – r) . a. (a + r) ii. Si el número de términos es par, la razón a considerar es “2r”. Ejm: Para 4 términos; se tendría: ÷ (a – 2r) . (a - r). (a + r) . (a + 2r)
ÁLGEBRA EJERCICIOS 01.
En la P.A. ÷ -16 . –13 . -10 ................ Hallar el término de lugar 19. Solución : En toda P.A. un término cualquiera se determina por la fórmula : an = a1 + (n – 1) r
donde:
a1 = -16 n = 19 r= 3
Reemplazando valores a19 = - 16+ (19 - 1) (3) a19 = 38 02.
El número de términos comprendidos entre 16 y 46 es el triple de los comprendidos entre 4 y 16. Hallar la suma de todos los términos de la P.A. Solución : De acuerdo con el enunciado tenemos : ÷ 4 ................. 16 ............. 46 “x” term.
“3x” term.
a1 = 4 Entre 4 y 16 an = 16 n = x +2 De la fórmula : an = a1 + (n-1)r 16 = 4 + (x +1)r 12 = r .......... () x 1
Rpta. Entre 16 y 46
En la progresión aritmética. ÷ a ............... 46 ...............b
a1 = 16 an = 46 n = 3x+2
De la fórmula : an = a1 + (n-1)r “m” medios
“m” medios
Determine el valor de m si la suma de sus términos es 782. Solución : En la P.A. se observa que el término central: ac = 46 Número de términos : n = 2m+3 Suma de términos : Sn = 782
03.
46 = 16 + (3x+1)r
30 = r ......... (ß) 3x 1
Dado que : Sn = ac . n 782 = 46 (2m+3) 2m + 3 = 17 De donde : m = 7
Igualando () y (ß) 12 30 = 36x +12 = 30x+30 x 1 3x 1 6x = 18 x=3 Reemplazando el valor de x = 3 en () 12 r= r=3 3 1
En la progresión aritmética. ÷ 4.................16..............46
Luego en la P.A. ÷ 4............... 16..................46 3 term.
9 term.
ÁLGEBRA Tenemos los datos : a1 = 4 an = 46
a an Sn 1 n 2
n = 15 De donde : S15
4 46 15 2
S15 = 375 04.
Cuantos términos de la P.A. ÷ 32 . 26 . 20 ....................... Se deben tomar para que su suma sea 72. Rpta. 9.
S
: Suma límite de los infinitos términos de una P.G. decreciente infinita. REPRESENTACION GENERAL DE UNA P.G.
Toda progresión geométrica de “n” términos y razón “q” se representa de la siguiente forma : Extremos t : t : ....................... : t : t 1 2 n-1 n Geométricos * Medios Proporcionales
*q0 05.
Si, Sn = 3n (2n – 1) es la suma de los “n” términos de una P.A. Hallar el término de lugar “p” que ocupa dicha progresión aritmética. Rpta: 3 (4 p - 3)
PROGRESION GEOMETRICA Definición.- La progresión geométrica o por cociente es una sucesión de números, donde cada término después del primero es igual al anterior, multiplicado por una cantidad constante (diferente de cero y de la unidad), llamada razón de la progresión geométrica. Símbolos de una progresión geométrica. P.G. : Progresión geométrica
: Inicio de la P.G.
t1 tn q n s p
: Primer término : último término : razón de la P.G. : Número de términos : Suma de los términos de la P.G. : Producto de los términos de la P.G.
q 1 (razón)
Primer Termino
último término
La razón de la P.G. está determinada por la división de dos términos consecutivos de la progresión : t t t q 2 3 ...................... n t1 t2 t n 1 Debemos tener en cuenta lo siguiente : i. Si : q > 1, la P.G. es creciente : Ejemplo: q= 2 : 4 : 8 : 16 : 32
4 21 2
La P.G. es
creciente ii. Si; 0 <q <1, la P.G. es decreciente. Ejemplo: 9 1 q= 27 3 243 : 81: 27: 9
0
1 1 3
La P.G. es decreciente
iii. Si : q < 0 la P.G. es oscilante.
ÁLGEBRA Ejemplo: q = 64:-32:16:-8
32 1 64 2
1 0 2
La P.G. es oscilante
PROPIEDADES Propiedad 1.En toda P.G. un término cualquiera es igual al primer término multiplicado por la razón, donde la razón se encuentra elevado al número de términos menos uno.
2
:
6 : 18 : 54 : 162 : 486
Veces que : 6 (162) = 18(54) = 2(486) = 972 Propiedad 3.En toda P.G. de un número impar de términos, el término central es igual a la raíz cuadrada del producto de los extremos. Sea la P.G. t : .............: a:x:b ......................:t 1 n (k+1) términos (k+1) términos
x t1.t n
DEMOSTRACION Sea la P.G.
Ejemplo:
t : t q: t q²: ..................... : t 1 1 1 n
en el cual observamos. t1 = t1 = t1 q1-1 t2 = t1 q1 = t1 q2-1 t3 = t1 q2 = t1 q3-1 t4 = t1 q3 = t1 q4-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n-1 tn = t1 q tn = t1 qn-1
Se cumple :
t n t1 q n 1
Ejemplo : En la P.G.
L.q.q.d.
Propiedad 2.- En toda P.G. el producto de dos términos equidistantes es una cantidad constante e igual al producto de los extremos, es decir en la P.G. t : ...........: a:x: ............:y:b:..............:t 1 n (k+1) términos (k+1) términos.
xy = t1 . tn
En la P.G.
3 : 6 : 12 : 24 : 48 : 96 : 192 Término central
Vemos que : 24 3(192) 576
Propiedad 4.- En toda P.G. finita el producto de sus términos es igual a la raíz cuadrada del producto de sus términos extremos, elevado al número de términos de la progresión geométrica, es decir: P
t1.t n n
DEMOSTRACIÓN Sea la progresión geométrica.
t1 : t2 : ............... tn-1 : tn
El producto de sus términos es: P = t1 . t2 . ............... tn-1 . tn ó : P = tn . tn-1 . ............... t2 . t1
ÁLGEBRA multiplicando miembro a miembro. “n” paréntesis P² = (t1. tn) (t2. tn-1) ................ (tn. t1) Dado que el producto de dos términos equidistantes es igual al producto de los extremos.
la razón que determina la interpolación está dada por:
q
S
²
L.q.q.d.
P t1 .t n
Propiedad 5.- La suma de los términos de una P.G. finita es igual al último término por la razón menos el primer término; todo esto dividido entre la diferencia de la razón y la unidad.
S
t n . q t1 q 1
t1(q 1) q 1 n
Propiedad 6.- El valor límite de la suma de los infinitos términos de una P.G. infinita decreciente es igual al primer término dividido entre la diferencia de la unidad y la razón, donde necesariamente el valor absoluto de la razón debe ser menor que la unidad.
S
t1 1 q
; q 1
INTERPOLACIÓN Interpolar medios geométricos entre dos números dados es formar una progresión geométrica donde los extremos son los números dados. Sea la progresión geométrica:
1 2 3 4 .......... ..... 2 4 8 16
Solución: Obsérvese que:
2 1 1 4 4 4 3 1 1 1 b) 8 8 8 8 4 1 1 1 1 c) 16 16 16 16 16 a)
Con lo cual “S” se puede agrupar de la siguiente forma:
Dado que: tn = t1 q n-1
S
tn t1
Ejemplo # 1.- Calcular el valor limite de la suma:
P = (t1 . tn)
m 1
t1 : t2 : ............... tn-1 : tn “m” medios geométricos
1 1 1 1 .......... .... + 2 4 8 16
S=
1 1 1 1 1 ...... ...... ..... 4 8 16 8 16
+
Cada paréntesis representa la suma de infinitos términos de una progresión geométrica infinita de razón q = consiguiente:
S
1 2 1
1 2
1 4
1
S 1 esta última progresión
1 2
1 8 1
........
1 1 .......... ... 2 4 serie, también geométrica
decreciente de razón q =
S
1 2
1 , por 2
1 1 1 2
es una infinita
1 ; entonces: 2
S = 2
Rpta.
ÁLGEBRA
LOGARITMOS ECUACIONES LOGARITMICAS
DEFINICION El logaritmo de un número “N” real y positivo (N 0), en una base “b” mayor que cero y diferente de la unidad (b 0 b 1) es el exponente real “a” tal que elevado a la base “b” se obtiene una potencia (ba) igual al número (N).
Expresando matemáticamente:
Log N = a b
5
2 = 32 de 32 en base 2 -2 es el logaritmo 3-2 =
1 9
de
6 3.
6
=8
2
1 9
en base
en base
en general tendríamos que:
“a” es el logaritmo Si :
3
es el logaritmo
de 8
a
b =N
b
2
a
=N
Forma Exponencial
Base
5 es el logaritmo
2.
Número
Forma Logarítmica
En efecto observemos los siguientes ejemplos:
1.
Exponente
Número Logaritmo
Base
Vemos que: Logaritmo y exponente significa lo mismo siendo la única diferencia las notaciones matemáticas en la cual están representados, así tenemos las formas logarítmicas y exponencial respectivamente, donde una de ellas está ligada a la otra. Es decir: 1.
Si : Log N a
2.
Si:
b
a
b N
a
b =N
Log N a b
Debemos familiarizarnos con estas fórmulas a través de los siguientes ejemplos: i)
Paso de la forma exponencial logarítmica
1.
Si:
24 = 16
2.
Si :
5
3.
Si:
de “N” en base “b”
–3
4
=
Log
2
16 = 4
1 125
Log
5
1 = -3 125
3 =9
Log
3
9=4
ÁLGEBRA ii) 1.
Paso de la forma logarítmica a la forma exponencial Si: Log 625 = 4 5 4 = 625
EXISTENCIA DE LOS LOGARITMOS EN R Por definición sabemos que:
5
2. 3. a.
Si:
Log
Si
1 = -3 7 343
Log
7-3 = 6
216 = 6
6
6 = 216
b
Donde: i)
Ejercicios:
1)
Transforme de la forma exponencial a la forma logarítmica o viceversa según convenga: 27 = 128 2) Log 8 = 3
3)
4-4 =
5)
53 = 125
6) Log
7)
35 = 243
8) Log
N, es el “número”: N 0 +
0
N 0;
2
1 256
4) Log
9) 161/4 = 2 b.
Log N a b a N
1 343
10) Log
3 3
9=6
729 = x
2
20. Log
13. Log
x=1
2 2= 1 iii)
3 3 =x
x
3 7
22. Log 23. Log
3 2
24. Log
2401= x
25. Log
1=x
26. Log
125 = x
17. Log
19. Log
6 6
9
x=1
27 = x
2
(x-1) = 3 5=1
x 2
3 3
18. Log
+
0
aR
ó
a - ;
EJERCICIOS
3=2 x
32 = x
7
-
x=4
64
16. Log
a, es el “exponente” ó logaritmo: aR
2 2
8=
14. Log
21. Log
+
1
b 0; 1 u 1 ;
9 3
17
15. Log
0
1=0
2 2
81
12. Log
b, es la “base”: b 0 b 1
49 = 2
7
Aplicando la definición de logaritmo determine “x” en las siguientes ecuaciones:
11. Log
ii)
29 = x
23
3 3= x
2 3
b
Calcular el logaritmo de
(x-2)= 0
5 5 en base 25
3
(x-2)= 1
Solución: Igualando a “x” el logaritmo pedido, se tendría:
2 3
28.Log
Log N a (Base)Logaritmo Número
Prob. # 1.-
3
27.Log
Nota.- Para hallar el logaritmo de un número debemos tener en cuenta la siguiente relación:
Log
25 3 5
5
5 x (25 3 5 )
X
5 5
ÁLGEBRA El problema ahora se reduce a resolver la ecuación exponencial para lo cual se expresa todo en base “5”, es decir: 2 5
1 3
5
x
7 3 5
an
5.5
1 2
5
7x 3 3 2
5
5
x
9 14
Rpta.
Estas identidades nos permite efectuar cálculos rápidos en logaritmos, tan es así que los problemas anteriores pueden efectuarse por simple inspección.
IDENTIDAD FUNDAMENTAL Nº 1 Si el número y la base de un logaritmo se pueden expresar en una base común, el logaritmo está determinado por el cociente de los exponentes de las bases comunes; es decir:
Log am an
m n
:
(a 0
a 1)
Por identidad sabemos que a m a m Expresando convenientemente el segundo miembro tendríamos: a
2 Log
5
3
5
25
2
3
2 Log
5
E Log
2 Log
5 5
4 3
2
Log am
Como :
5
52 4 3
5 2 2
3
an
m n
entonces: 4 4 8 2 3 E - 3 ; 5 2 15 3 2 1 E
mcm = 15
8 - 10 2 E15 15 IDENTIDAD FUNDAMENTAL Nº 2
Si el logaritmo de un número se encuentra como exponente de su propia base, entonces está expresión es equivalente al número, es decir:
b
Log b N
N
Demostración: Por definición sabemos que: a
Log N a b N b
Demostración:
m
3
2
Solución: Expresando en base “2” y base “5” los logaritmos respectivos, tendríamos:
3 2
IDENTIDADES FUNDAMENTALES DE LOS LOGARITMOS
Número
4 2
22 2
siendo las bases iguales, igualamos los exponentes, es decir:
a
E Log
E Log
X 7x 3
L.q.q.d.
Prob. # 2.- Calcular el valor de:
1 1 2 5
3 2
m n
Log am
X
como : am . an am n , entonces Tendríamos:
2 1 5 3
Luego por definición de logaritmo como exponente; obtenemos:
n
m n
base
Logaritmo
De donde:
b a
a
=N
............. (3)
Log N ....... (2) b
Reemplazando ...(2) en ...(1) obtenemos: Log
b
b
N
N
L.q.q.d.
ÁLGEBRA En estos casos las bases de los logaritmos deben ser iguales y para eso hacemos lo siguiente:
IDENTIDAD FUNDAMENTAL Nº 3 Si al número y a la base de un logaritmo se potencian o se extraen radicales de un mismo índice, el logaritmo no se altera, es decir:
Log a Log b
am Log
bm
n n b
a la base le extraemos
a
Obteniendo:
Demostración: Sabemos por la identidad Nº 2 que: a = b
Log b a
2
............ (1)
a
b
Número
2
Como una suma de logaritmos de igual base es igual al logaritmo de un producto, entonces:
Exponente o logaritmo
Log a b
m
x3 9
Log x 3 Log
Elevando a la potencia “m” los dos miembros de la igualdad, se obtiene. m
1. En el primer logaritmo el número y la base lo elevamos al exponente 3. 2. En el segundo logaritmo al número y
x3 9 x3
Log x 3
x3 29
2
base
x
Por definición de logaritmo exponente, tenemos que: Log
a Log b
bm
a m .......... ()
de otro lado en ... (1) extraemos la los dos miembros obteniendo: n
a
n
b
de
la
Exponente o logaritmo
Log a b
1 2
2
a
igualdad,
a Log n
n b
De ... () y .. () concluimos que:
x=4
IDENTIDAD FUNDAMENTAL Nº 4
c
como
.......... (ß)
a
9
Si el logaritmo de un número “a” en base “b” se encuentra como exponente de una base c (c o); el número “a” y la base “c” se pueden permutar, es decir: Log
Por definición de logaritmo exponente, vemos que: b
x n
2
de donde al simplificar obtenemos:
base
Número
Log
como
9 2
b
a
a
Log
b
c
Demostración: Por identidad sabemos que: Logb a
Logb c Logb c
Logb a
Por la fórmula:
b Log a Log ab Log
a Log b
bm
a m Log n
n b
a L.q.q.d.
Ejemplo.- Para que valor de “x” se cumple la igualdad:
Log Solución
32
x Log x3 9 4
c
c
Se tendría:
logb c
Log a b
logb a
Log c b
Cancelando los logaritmos en base “b” obtenemos: Log
c
b
a
a
Log
b
c
L.q.q.d
ÁLGEBRA IDENTIDAD FUNDAMENTAL Nº 5
Si el producto del número y la base de un logaritmo es igual a la unidad, entonces su logaritmo es igual a – 1; es decir: Si :
y=
1 ( ) 3
x
y=b
1. D1 R 2. Rf 0 ;
x
3. y = bx x R 4. Si; x = 0 y = bx = 1 5. Si, x 0 y = bx 1
N.b = 1 Logb N 1
6. Si, x - y = bx 1
Demostración:
1 3
1 Siendo Nb = 1 N b
-2
N = b-1
ó.
con lo cual : Logb N Logb b 1 Aplicando obtenemos:
la
primera
identidad
L.q.q.d.
-1
8. Si, x y = bx 0
0
1
2
ii) Segundo caso.- Cuando la base es mayor a la unidad (b 1) Caso particular; y = 3x Tabulando : obtenemos los valores: Df Rf
Logb N 1
7. Si, x 0 y = bx 1
X Y
- ... -2 -1 + ... 1/9 1/3
Gráfica :
0 1 1 3
2 9
... ...
+ +
Propiedades de: y = bx : ( b 1)
FUNCIÓN EXPONENCIAL Si; “b” es un número real positivo diferente de “1” (b 0 b 1) entonces la función “f” se llama exponencial de base “b” si y sólo si:
2. Rf 0; 9
y=3
f = (x, y) / y = b . (b 0 b 1)
i)
1 Caso Particular : y 3
Df Rf
x
4. Si; x = 0 y = bx = 1 5. Si, x 0 y = bx 1
1
6. Si, x - y = bx 0
y = bx
Primer caso.- Cuando la base está comprendida entre “0” y “1” (0 b 1)
3. y = bx 0 x R
x
3
x
Representación gráfica de:
1. D1 -;
y = bx
-2
-1
0
1
x x 7. Si, x 0 y = b 1 8. Si, x y = bx 2
Función Logarítmica
Si “b” es un número real positivo diferente de la unidad entonces una función “f” será logarítmica si y solo si:
Tabulando, obtenemos los siguientes pares de valores:
f = (x, y)/ y = Log b x ; (b 0 b 1)
X Y
al cual llamaremos función logaritmo de base b” Observación:
- .... -2 -1 0 + .... 9 3 1
1 2 ... + 1/3 1/9 ... 0
Función Exponencial
Gráfica :
Propiedades de: y = bx : 0 b 1
y = f(x) = bx
Df - ; Rf 0 ;
Función Logarítmica
y = f(x) = Log x b Df 0 ; Rf - ;
ÁLGEBRA Nótese que: b R+ - 1 y = bx
ii) Segundo caso: Cuando la base es
mayor que la unidad (b 1) Caso particular: y = Log3 x
Logb y x
Función Directa
Tabulando, obtenemos los valores: Permutando “x” por “y”
Df Rf
0 -
... 1/9 1/3 ... -2 -1
1 3 0 1
Gráfica: y = Logb x (b 1)
Y = Logb x Función Inversa
9 2
... ...
+ +
Propiedades de: y = Logb x; ( b 1)
y = Log x (b 1) b
Representación gráfica de: y= Logb x i)
X Y
Primer caso: Cuando la base está comprendida entre “0” y “1” (0 b 1) Caso particular: y = Log 1 x
2 1
3
Tabulando; obtenemos los valores Df Rf
X Y
0
... 1/9 1/3 ... 2 1
Gráfica : y Log x b
1 3 0 -1
9 -2
... ...
+ -
Propiedades de: y = Logb x ; (0 b 1) y Log x 1 /3
x 0
1
3
9
1. D1 0 ; 2. Rf -;
3. Si, x 0 Log x en R b 4.
Logb b 1
5.
Logb 1 0
6. Si x 1 Logb x 0 7. Si: x Log x b
-1
8. Si: x 1 Log x 0 b
1 3
9. Si: x 0 Logb x -
9
0 1/3 -1
PROPIEDADES GENERALES DE LOS LOGARITMOS
-2 1. Df -0; 2. Rf -; 3. Si, x 0 Log x en R b
Teniendo en cuenta las gráficas de la función logaritmo: y= Log x (b 0 b 1) b
y y = Log x
4. Log b 1 b
b
b1
5. Logb 1 0 6. Si x 1 Logb x 0 7. Si: x Logb x - 8.
x 0
1
Si: x 1 Logb x 1
9. Si : x 0
Logb x
y = Log x b
0b1
ÁLGEBRA Deducimos las siguientes propiedades:
Demostración: Teniendo en cuenta que:
I.
Existen infinitos sistemas, donde cada valor de b (b 0 b 1) es un sistema de logaritmos. II. No existen logaritmos de números negativos en el campo de los números reales, pero si en el campo de los números complejos. III. El logaritmo de “1” en cualquier base vale “0” y el logaritmo de la base es igual a “1”, en efecto: i) Log 1 0 b 0 1
a= x a= x
log a x
log b x
...........
(1)
...........
(2)
Dividiendo m.a.m. (1).. (2) obtenemos:
Log x
a Log a Log b b x x
L.q.q.d.
VI. El logaritmo de una potencia es igual al exponente por el logaritmo de la base, es decir:
b
b
Log a bLog a
ii) Log b 1 b1 b
x
L.q.q.d.
x
b
IV. El logaritmo de un producto indicado es igual a la suma de los logaritmos de los factores.
X
Log
ax
X
b
b
N
b Log
a = x a= x
a x
...........
log b x
Log a b Log a
(1)
...........
Log
ab x
X
(2)
b
a Log
x
Log ab Log a Log b X
b
Log X
como
L.q.q.d.
X
El logaritmo de un cociente indicado es igual al logaritmo del dividendo menos el logaritmo del divisor, es decir: a Log Log a Log b X b X X
L.q.q.d.
X
VII. El logaritmo de una raíz es igual a la inversa del índice del radical por el logaritmo de la cantidad subradical, es decir:
b
Por definición de logaritmo exponente, se obtiene:
V.
a
b
log a x
Multiplicando ... (1) y ... (2) m.a.m. obtenemos:
X
x
m.a.m.
por definición de logaritmo como exponente, se obtiene:
vemos que:
N
............. (1) exponente “b”
b
Demostración: Log
a
x
Elevando al obtenemos:
Log ab Log a Log b X
Demostración: En la identidad fundamental:
a
1 Log a X b
Demostración: Teniendo en cuenta la identidad: a
Log
a=
X
........... (1) Al elevar a la potencia 1 obtenemos: b
x
a b
ax
1 b
1 Log a x b
1 Log a x b x
ÁLGEBRA Por definición de logaritmos como exponente, se obtiene: b
Log
a
x
1 Log a x b
Ejemplos: 3 = 23 = 8
a) Antilog 2
L.q.q.d
1 2
-1/2 = 4-1/2 =
b) Antilog 4
VIII. El producto de dos logaritmos recíprocos es igual a la “unidad”, es decir:
Log a b Log b 1 x
L.q.q.d
a
CAMBIO DE BASE “b” A BASE “x” En general todo cambio de base implica un cociente de logaritmos, es decir: Log
N= b
RELACIONES ESPECIALES EN LOGARITMOS
Log N x
Log N b
Caso particular:
Log
N= b
COLOGARITMO.- El cologaritmo de un número en una base “b” es igual al logaritmo de la inversa del número en la misma base. Colog
1
N = Log b
b
REGLA DE LA CADENA
Si en un producto de logaritmos un número cualquiera y una base cualquiera son iguales entonces estos se cancelan incluso el símbolo logarítmico
N Log
Ejemplo:
a . Log b
a) colog
27 = - Log 9
b) –colog
27=9
3 a a2
a
23
a = Log
3 2
5 a3
7 a3
=
7 5
ANTILOGARITMO
El antilogaritmo en una base dada es el número que dá origen al logaritmo, matemáticamente: x
Antilog
x=a a
Propiedades: Antilog
Log b
Log
N=N b
Antilog b
Log N Log b
N=N b
b . Log c
c . Log d
d = Log x
a x
SISTEMAS DE ECUACIONES LOGARÍTMICAS Los sistemas de ecuaciones logarítmicas se caracterizan por que tienen las mismas soluciones para cada ecuación que se presenta dentro del sistema. La solución a un sistema depende en gran parte de la habilidad del operador, sustentado en las propiedades logarítmicas.
ÁLGEBRA
INTERES COMPUESTO ANUALIDADES BINOMIO DE NEWTON INTERÉS COMPUESTO Un capital se impone a interés compuesto cuando en cada unidad de tiempo (generalmente cada año), los intereses producidos se adicionarán al capital, de tal modo que en la siguiente unidad de tiempo, el nuevo capital también produce intereses. Debemos tener en cuenta la siguiente notación: M : Monto = Capital + intereses C : Capital impuesto R : tanto por ciento anual; es el interés Producido por 100 soles en 1 año r : tanto por uno ( r =
En el segundo año: C (1 + r) + C (1 + r) r = C (1 + r)2
En el tercer año: C (1 + r)2+ C (1 + r)2 r = C (1 + r)3
En el “t” año C (1 + r)t-1 + C (1 + r) t – 1 r = C (1 + r) t Vemos que el monto obtenido por un capital “C” al “r” por uno de interés compuesto durante “t” años, es:
R , es el interés 100
producido por un 1 sol en un año) t : tiempo que se impone el capital, generalmente en años
M = C (1 + r ) t
De esta formula podemos despejar: a)
DEDUCCIÓN DEL MONTO
Dado un capital C que se impone al interés compuesto al “r” por uno anual, durante un determinado tiempo de “t” años. Calcular el monto “M” que se obtiene al final de este tiempo. Deducción: Sabemos que el monto al final del año es igual al capital más el interés, es decir: Capital + Interés = Monto Por consiguiente: En el primer año: C + Cr = C (1 + r)
El capital: “C”:
C
b)
M (1 r ) t
El tanto por uno: “r”
r c)
t
M 1 C
El tiempo: “t”
t
LogM LogC Log(1 r )
EJERCICIOS 01. Hallar el monto que se obtiene al imponer un capital de 7 500 soles al 5% de interés compuesto, durante 8 años. Dato: (1,05)8 = 1,477455
ÁLGEBRA Se tendría:
Solución: Del enunciado, tenemos: C = 7 500 R = 5%
r
5 0,05 100
t = 8 años Reemplazando en la fórmula:
70 V = V (1 + 0,75)t
70 = (1,075)t tomando logaritmos en ambos miembros, obtenemos:
t
Log 70 Log 1,75
t
Log 7 Log 10 Log 1,75
t
0,845098 1 0,243038
M = C (1 + r)t Obtenemos: M = 7 500 (1 + 0,05)8 M = 7 500 (1,05)8 Considerando el dato, el monto será: M = 7 500 (1,477455) M = 11 080 92 soles (Rpta).
De donde: 02. Un cierto tipo de bacterias se reproduce en forma muy rápida de modo que en una hora aumenta su volumen en un 75%. Cuántas horas serán necesarias para que su volumen sea 70 veces su volumen original? Datos:
Log 7 = 0,845098 Log 1,75 = 0,243038
Solución : Consideremos un volumen “V” como si fuera el capital depositado a interés compuesto, 70 “V” será el volumen final R Donde: R = 75% r = 0,75. 100 Reemplazando en la fórmula de monto: C=V M = C (1 + r)t M = 70 V r = 0,75
t = 7,59 horas
Rpta.
Observación: En la fórmula del monto : M = C (1 + r)t ; el exponente “t” y el tanto por uno “r” siempre van expresados en la misma unidad, según sea el período al fin del cual se capitalizan los intereses, es decir: capitalización
Tiempo
Tanto por uno
Anual Semestral Trimestral Mensual Diaria
t (en años) 2t 4t 12 t 300 t
r (anual) r/2 r/4 r/12 r/360
03. En cuanto se convertirá 50 000.00 soles, impuesto al 5% anual, durante 6 años, capitalizándose los intereses cada trimestre? Dato: (1,0125)24 = 1,347 Solución: De acuerdo con el problema: C = 50 000.00 soles
enunciado
del
ÁLGEBRA R = 5% anual
5 = 0,05 (anual) 100 0,05 r= = 0,0125 (trimestral) 4 r=
t = 6 años = 6(4) = 24 trimestres Reemplazando en la fórmula del monto M = C (1 + r)t Se tendría: M = 50 000 (1 + 0,0125)24 M = 50 000 (1,0125)24 Utilizando el dato: M = 50 000 (1,347) el monto será: M = 67 350,00 soles (Rpta). ANUALIDADES Definición.- Se llama anualidad a la cantidad fija que se impone todos los años para formar un capital o en su defecto amortizar una deuda. Anualidad de capitalización.Se denota por “Ac” y es la cantidad fija que se impone al principio de cada año al “r” por uno de interés compuesto para formar un capital “C”, en un tiempo “t”. Siendo “t” el tiempo en el cual se desea formar el capital “C”, colocando las anualidades al principio de cada año., vemos que: La primera “Ac”durante “t” años nos dá un monto de Ac (1 + r)t La segunda “Ac” durante (t – 1) años nos da un monto de Ac (1 + r)t-1
La última anualidad Ac, durante 1 año,
su monto será: Ac (1 + r) Sumando todos los montos producidos por las anualidades, formamos el capital “C”. C = Ac(1+r)t + Ac(1+r)t-1 + .... + Ac(1 + r) C = Ac[(1+r)t +(1+r)t-1 + .... + (1 + r)] Factorizando : (1 + r) C = Ac(1+r) [(1+r)t-1 + (1 + r)t-2 + … + 1] Como los sumados del corchete representan el desarrollo de un cociente notable, obtenemos:
(1 r ) t 1 C A c (1 r ) (1 r ) 1 Despejando la anualidad de capitalización: Ac
Cr
(1 r ) (1 r ) t 1
Anualidad de Amortización.Es la cantidad fija que se impone al final de cada año al “r” por uno de intereses compuesto para amortizar una deuda “C” y los intereses que produce, a interés compuesto, en un tiempo “t”. Siendo “t” el tiempo en el cual se debe pagar el capital prestado “C” más sus intereses, colocando las anualidades al final de cada año, se observa que: La primera anualidad impuesta durante (t – 1) años, nos da un monto de : Aa (1 + r) t-1 La segunda anualidad impuesta durante (t-2) años, nos da un monto de : Aa (1 + r) t-2
La última anualidad impuesta durante el último año es Aa. La suma de los montos producidos por las anualidades equivalen al capital prestado más los intereses producidos,
ÁLGEBRA es decir: C (1 + r) tendría la ecuación: t
C(1+r) = Aa (1+r)
t–1
t
; con lo cual se
+ Aa (1+r)
t–2
Factorizando “Aa” en el 2do. Miembro: t C (1+r) = A (1 r)t - 1 (1 r)t - 2 ... 1 a
Por cocientes notables (reconstrucción) t
t -1
C (1+r) = A (1 r) a (1 r ) 1
Por consiguiente: La anualidad de amortización “Aa” para pagar el capital prestado “C” está formulado por: A
a
C. r(1 r)t (1 r ) t 1
Ejemplo: Se acordó la compra de un terreno en 150 000 soles, cuya cantidad se tomó a préstamos al 4% amortizable en 15 años. ¿Qué cantidad fija se debe imponer a final de cada año para cancelar el préstamo más sus intereses? Dato: (1,04)15 = 1,8 Solución: Del anunciado tenemos que: C = 150 000 soles R = 4% r=
BINOMIO DE NEWTON
... + Aa
4 = 0,04 100
Factorial de un número natural.- Es el producto de todos los números enteros positivos y consecutivos desde el número 1 hasta n inclusive; su notación es: n ! ó n ; se lee “factorial del número “n”
Así tenemos: a)
6 = 1
b)
3 = 3!=1x 2
c)
4 = 4! = 1 x 2
x
2
3
x
4
x
5
x
6 = 720 = 6!
3= 6
x
3
x
x
x
4 = 24
En general: n!= n =1
x
2
x
3
x
....... x (n – 1) x n
Observemos que: -3
=
No existe
5 2
=
No existe
- 3
=
-1 x 2 x 3 = -6
=
1x 2 x 3 x 4 x 5 60 1x 2
5 2
Reemplazando: (150 000) (0,04) (1 0,04)15 Aa (1 0,04)15 - 1
Aa
(150 000) (0,04) ( 1,04)15 (1 ,04)15 - 1
Aa = 13491,2 soles
PROPIEDADES 1. El factorial de un número se puede descomponer
como
el
producto
del
factorial de un número menor, multiplicado por todos los consecutivos
hasta el
número de consideración, es decir 12 = 9 26 = 16
x
10 x 11 x 2
x
17
x
18 ............ x 25 x 26
En general: n = n – k (n – k + 1) (n – k + 2) ..... (n –1) n
ÁLGEBRA 3. Si el factorial de un número “n” es igual a uno, entonces el valor de “n” puede ser cero o la unidad
donde : k n 5
x
18
6
x
17
Simplificar : E
n = 1
n =0n=1
Solución:
Descomponiendo los factoriales: 5 x 17 x 18 E
18
5 x 6 x 17
E=3
6
Rpta.
2. Si el factorial del número A es igual al factorial del número B, entonces A y B son iguales, es decir: A
=
B A=B
(A 0 B 0)
Ejemplo:Calcular los valores de “n” Si: ( n )2 - 8 n + 12 = 0
n -2 )
C.S. = 2 ; 3
Rpta.
EJERCICIOS 1. ¿Qué valor de n” verifica la siguiente igualdad: 1024 n – 1 [1 x 3 x 5 ... x (2n – 3)] = 2 (n – 1) Solución: Dado que: 1 x 3 x 5 ... x (2n –3) = =
Solución: Factorizando; tendríamos: (
Ejemplo: Hallar “n”, si: (n – 2) ! = 1 Solución: i) n – 2 = 0 n = 2 (n – 2) ! = 1 ii) n – 2 = 1 n = 3
1x2x3x 4x5...x(2n 3)( 2n 2) 2x 4x6x.......x(2n 2) 2n 2
1 x 3 x 5 ... x (2 n –3) =
( n -6) =0
igualando cada factor a cero:
2 n1 n 1
la igualdad se transforma en: a) n = 2 = 2 a) n = 6 = 3
n=2
2n 2
1024 n–1
n=3
C.S. = 2, 3 Rpta. Observación: El factorial de cero es igual a la unidad, es decir: 0!= 0
=1
Dado que;
n
; Demostración : = n–1
para : n = 1 1 =
0!= 0
0
n
x
x
=1
1
x
2 n1 n 1
= 2n - 2
cancelando los factores comunes obtenemos: 2n – 1 = 1024 2n-1 = 210 n – 1 = 10 n = 11 Rpta. 2. Si se cumple la relación: 1 1 + 2 2 + 3 + 3 + ... + n n = 2069 Hallar el valor de n.
ÁLGEBRA Solución
Cada coeficiente de los términos el primer miembro, se puede expresar de la siguiente forma: (2–1) 1 + (3-1) 2 + (4-1) 3 + ...... ............+ (n+1 –1) n = 5039 de donde el operar, obtenemos: 2 - 1 + 3
-
2+ 4 -
......... + (n +1 -
3 + .......
n = 5039
al cancelar, los términos semejantes, se tendría: - 1 + n + 1 = 5039
n+1=7
Vkn
n
nk
(n) (n 1) (n 2)........(n - k 1) k factores
Ejm: Variar “a”, “b” y “c” de 2 en 2. b, c V a, ab, ac, ba,bc, ca, cb 2
V23
n + 1 = 5040 n +1 =
Vkn
3
3
3-2
1x2x3
6
1
1
7
n=6
Rpta.
ANÁLISIS COMBINATORIO Permutaciones.- Permutaciones de “n” elementos tomados en grupos de “n” son los diferentes grupos que se forman en el cual participando “n” elementos en cada grupo, estos se diferencian por el orden de colocación; matemáticamente:
Combinaciones.- Combinatoria de “n” elementos, tomados en grupo de “k” en “k” son los diferentes grupos que se forman, en el cual participando “k” elementos en cada grupo estos se diferencian al menos por un elemento, matemáticamente : Cn k
n k
Pn = n ! = n
Ejemplo: Permutar “a”, “b” y “c”
Cnk
;k n
n-k
n (n - 1) (n - 2) .......(n - k 1) 1 x 2 x 3 x ............ x k
Solución:
La permutación de “a , b” y “c” es: Pabc = abc; acb; bac; bca; cab; cba P3 = 3 ! = 6 grupos; en cada grupo hay 3 elementos, que se diferencian por el
Ejm.: Combinar, “a”, “b” y “c” de 2 en 2 Solución C2a,b,c ab, ac, bc
orden de colocación. Variaciones.- Variaciones de “n” elementos tomados en grupos de “k” en “k” son los diferentes grupos que se forman en el cual participando “k” elementos en cada grupo estos se diferencian al menos por un elemento o por el orden de colocación; matemáticamente:
3 C 32
1x2x3
2
1
1x2x1
C3 3; grupos en el cual un grupo es 2
diferente del colocación.
otro
por
el
orden
de
ÁLGEBRA Propiedades: 1)
n Cn k Cn- k
2)
n n 1 Cn k Ck -1 Ck
3)
1 n 1 Cn Cn k 1 k
4)
-1 Cn k -1
5)
Cm a
k 1
k n
Cn b
n Cm a Cb
6)
5.
Cn k
4.
mn a b mn a b mn
n Cn 0 C1 n
BINOMIO DE NEWTON Es una fórmula que nos permite encontrar el desarrollo de un binomio elevado a cualquier exponente. Deducción del binomio para exponente entero y positivo. 1. (a+b)1 = a+b 2. (a+b)² = a² + 2ab +b² 3. (a+b)3 = a3 +3a²b+3ab²+b3 4. (a+b)4 = a4 + 4a3b +6a²b²+4ab3+b4 De estos desarrollos observamos : 1. El desarrollo es un polinomio homogéneo, cuyo grado es igual al exponente del binomio. 2. El número de términos que tiene el desarrollo es igual al exponente del binomio más uno. 3. Los exponentes en el desarrollo varían consecutivamente desde el exponente del binomio hasta el expediente cero
6.
7.
en forma descendente y ascendente con respecto a “a” y “b”. Los coeficientes de los términos equidistantes de los extremos en el desarrollo son iguales. En el desarrollo, cada coeficiente es igual al coeficiente anterior multiplicado por el exponente de “a” y dividido entre el exponente de “b” más uno. La suma de los coeficientes del desarrollo es igual al número 2 elevado al exponente del binomio. Si en el binomio, su signo central es negativo, los signos en el desarrollo, son alternados. De acuerdo a estas observaciones tendríamos la siguiente forma genérica. (a+b)n = an + nan-1 b + +
n(n 1) n-2 a b²+ 1x 2
n(n 1)(n 2) n-3 3 a b + .........+bn 1x 2 x 3
Coeficientes Binomiales.- Son los coeficientes de los términos del desarrollo de (a+b)n, donde n puede ser entero, fraccionario, positivo y/o negativo. i.
En el binomio de newton si n es entero y positivo, su coeficiente binomial es: Cnk
ii.
n (n 1) (n - 2) ..........(n - k 1) k!
Si n es fraccionario, su coeficiente binomial es :
ÁLGEBRA n n (n 1) (n 2) ......... (n k 1) k! k
Solución:
De acuerdo a esto, se tendría.
a = x2 b = -y3 n = 26 k+1 = 25 k = 24
Datos :
(a+b)n = cn0 an + cn , an – 1 b + ..... cnn nb TRIANGULO DE PASCAL
Reemplazando en la fórmula: Es un triángulo en el cual, un coeficiente cualquiera es igual a la suma de los dos que van sobre el en la línea anterior. Es práctico cuando los exponentes del binomio son pequeños. Ejemplos : Para hallar los coeficientes de (a+b)6; su triángulo de Pascal sería: (a (a (a (a (a (a (a
+ + + + + + +
b)0 b)1 b)2 b)3 b)4 b)5 b)6
= = = = = = =
1 1
nk Tk 1 Cn (b)K k (a)
Obtenemos: 2 T24 1 C26 24 ( x )
1
FORMULA PARA DETERMINAR UN TÉRMINO CUALQUIERA DEL DESARROLLO DEL BINOMIO DE NEWTON
24
EJERCICIOS 1. Determinar “k” en el binomio 36 (x+1) , si los términos de lugares (k – 4) y k2 son iguales en sus coeficientes. Rpta. K = 6
Dado el binomio:
Cuántos términos racionales hay en el desarrollo del binomio.
(a + b)n = c no an + c 1n an-1 b + …. + C nn bn
en su desarrollo vemos que:
( y3 )
4 72 T25 C26 24 x y
2.
t2
26 24
Grado absoluto = G.A. = 76 Rpta.
1 2 2 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1
t1
; 0 k 26
5 xy
Tn+1
1 xy
50
TK+1
nk Tk 1 Cn (b)K k (a)
Rpta. = 6 3.
Simplificar: 100
Ejm. # 1.- Hallar el G.A. del T25 en el desarrollo de (x2 – y3)26
S
C5
95
85
C 80 C 5
100
100
C100 C15
4. Hallar el G.A. del término central en el desarrollo del binomio: (x3 + y4)22
ÁLGEBRA
RACIONALIZACION FORMAS INDETERMINADAS RADICACIÓN
Definición.- Es la operación inversa a la potenciación que consiste en hallar una cantidad algebraica “b” llamada raíz de forma que al ser elevada a un cierto índice reproduce una cantidad “a” llamado radicando o cantidad subradical. Matemáticamente: n
a b (b)
n
II. Raíz de una multiplicación de varios factores n
III.
a b
Raíz
Ejm.: a) 4 81 3 ( 3)4 81 3
125 5 ( 5 )3 125
c)
5
- 32 - 2 (- 2)5 - 32
d)
- 16 4 i ( 4 i ) 2 1612 - 16
Nota.- i; en la unidad de los números imaginarios, tal que: i - 1 i2 - 1 par
b)
par
c)
impar
= (Real)
-
= (Imaginario)
2º.-
= + (Real)
- = - (Real) d) Debemos tener en cuenta las siguientes propiedades en cuanto a radicación: I. Raíz de una potencia a
m
a
m n
b
b0
a
mn
a
Para extraer la raíz cuadrada de un polinomio, su máximo exponente (grado) debe ser par y se aplica las siguientes reglas: 1º.- Se ordena y completa el polinomio respecto a una letra – ordenatriz, luego se agrupan los términos de “dos en dos” comenzando por la última cifra.
impar
n
a
n
RAÍZ CUADRADA DE UN POLINOMIO
Signos de las raíces: a)
n
m n
Radicando o cantidad el subradical
b)
IV. Raíz de raíz
Signo radical
n
Raíz de una división n a b
a
Elemento de la radicación:
Índice
abc n a n b n c
3º.-
Se halla la raíz cuadrada del primer término y obtenemos el primer término de la raíz cuadrada del polinomio. Esta raíz se eleva al cuadrado, se cambia de signo y se suma al polinomio dado, eliminando así la primera columna. Se bajan los dos términos que forman el siguiente grupo, se duplica la raíz y se divide el primer término de los bajados entre el duplo del primer término de la raíz. El cociente obtenido es el seguido término de la raíz.
ÁLGEBRA Este segundo término de la raíz con su propio signo se escribe al lado del duplo del primer término de la raíz formándose un binomio; el binomio formado lo multiplicamos por el segundo término con signo cambiado, el producto se suma a los dos términos que se habían bajado. 4º.-
Se baja el siguiente grupo y se repite el paso 3 y se continua el procedimiento hasta obtener un resto cuyo grado sea una unidad menor que el grado de la raíz o un polinomio de resto nulo.
Ejm.: Hallar la raíz cuadrada del polinomio P (x) = x4 – 4x3 + 6x2 – 4x + 1 Solución: En este problema tenemos como datos: Pº : Grado de polinomio = 4 n : Índice de la raíz =2 rº :
Pº 4 : Grado de la raíz = =2 n 2
Rº : Grado del resto El grado del el grado de uno menos multiplicada
Rº = (n – 1) rº - 1 En nuestro caso:
Rº - 2º
Distribuyendo en términos tendríamos: x 4 - 4x 3 6x 2 - 4x 1
-x4 0 -4 x3 + 6x2 4 x3 - 4x2
2x2 2x2 = 1 (2x2 – 4x + 1) (-1)
P (x) x 4 - 4x 3 6x 2 - 4 x 1 x 2 - 2 x 1
EJERCICIOS Hallar la raíz cuadrada de los siguientes polinomios: a) P (x) = x4 + x3 + x2 + x + 1 b) P (x) = 2x6 - 3x5 + 4x3 - 6x + 1 c) P (x) = 2x8 - x7 + 6x6 - x4 – x2 - 2 d) P (x) = 2x4 - x3 - 3x2 + 6x – 3 e) P (x) = x10 + 2x5 + x2 + 2x + 1 RADICALES DOBLES Las radicales dobles son expresiones algebraicas que adoptan la siguiente forma: A
B
Ejemplos: a)
32 2
b)
5 - 24
c)
7 - 2 10
d)
14 - 132
TRANSFORMACIÓN DE RADICALES DOBLES A RADICALES SIMPLES
resto es siempre menor que la raíz y su máximo grado, que el grado de la raíz por (n – 1)
Rº = (2 – 1) 3º - 1
2x2 – 4x + 1 -2x2 + 4x - 1 0 Vemos que:
x2 – 2 x + 1 (x2) (-x2) = -x4 2x2 -4x3 2x2 = -2x (2x2 – 2x) (2x)
Las radicales dobles se pueden descomponer en la suma o diferencia de dos radicales simples. Deducción de la fórmula. Sabemos que: A B
x
y ................ ( )
De aquí obtenemos el sistema cuyas incógnitas son “x” e “y”
x
y
A B ................. (1)
x -
y
A- B
................. (2)
Resolviendo el sistema: i) Cálculo de “x” : x
A B A- B ; 2
ÁLGEBRA elevando al cuadrado x
haciendo : C = x
ii)
FORMA PRACTICA
A A2 - B 2
Si el radical doble se puede expresar en
A2 - B
AC ......................... (3) 2
Cálculo de “y”
A2 B
A B A- B ; 2
y
elevando al cuadrado
A - A2 - B 2 A-C y ......................... (4) 2
y
Sustituyendo los valores de “x” e “y” en ... (1) y ... (2), obtenemos las fórmulas de transformación de radicales dobles en radicales simples; sintetizando: A B
AC 2
Donde: C = A 2 - B cuadrado perfecto.
y
A-C 2
A2 – B es un
Ejemplo # 1: Descomponer en radicales simples:
E 15 2 56 Solución: A = 15
E 15 22 4
15 C ........... () 2
Calculo de C: 225 - 224 1
luego en ..... (1) 15 1 2
E=
en esta transformación debe tenerse en cuenta que: 1º.- r1 r2 2º.- r1 + r2 = A 3º.- r1 . r2 = B Ejemplo # 2: Descomponer en radicales simples: R
10 - 2 21
Solución Buscamos dos números “r1” y “r2” cuya suma sea 10 y producto sea 21. Estos números son 7 y 3, es decir r1 = 7 y r2 = 3, con lo cual se tendría: R
10 - 2 21
15 1 2
7 -
3
EJERCICIOS 01.- Calcular el valor de:
- 7- 2 6
02.- Hallar el valor de:
03.- Hallar la raíz cuadrada de: S 5 x 4 2 6 x 2 11 x 3
04. Qué radical doble dio origen a los radicales simples 5x3 -
C A 2 - B 152 - 224
E
r2
1 2 1 2 1 ....... 2 1 2 3 2 2
B = 224
15 C 2
r1
S 12 140 - 8 28 11- 2 30 -
Pasando 2 al radical interno (pasa como 4)
E
la forma: A 2 B ; su transformación a radicales simples se obtiene por inspección:
3x2
Transformación en radicales simples para radicales de la forma A B C D ....................... (I)
8
A B C D ....................... (II)
7
15 2 56 2 2 7
Rpta.
Solución: Si (I) y (II) se puede expresar en las formas:
ÁLGEBRA Solución Expresando bajo el radical cúbico, se tendría:
A2 x y 2 xz 2 yz A2 x y 2 xz 2 yz
3 3 S 10 6 3 10 108 = x y
donde: A = x + y + z entonces se tendría que: A B C D
x y z
A B C D
x- y- z
Ejemplo # 1: Expresar en radicales simples: S 15 60 84 140
Solución: Como:
60 84 140
= 4 x 15 = 4 x 21 = 4 x 35
A = 10 y B = 108 C = 102 108 C = -2 Reemplazando en: A = 4x3 – 3x c 10 = 4x3 – 3x (-2) Tenemos la ecuación: 2x3 + 3x – 5 = 0: por inspección vemos que x = 1 Luego en : y = x2 – c y = 1 – (-2) y=3
S 15 2 15 2 21 2 35 S 15 2 3(5) 2 3(7) 2 5(7)
donde: 3 + 5 + 7 = 15, entonces la transformación a radicales simples es: 140 =
3 5 7 Rpta.
Descomposición en radicales simples para radicales de la forma 3
A B
La transformación se puede expresar en las formas: 3
A B = x +
3
A- B = x -
y ............. (1) y
............. (2)
Para determinar “x” e “y” utilizamos las relaciones C = 3 A 2 - B ................... () A = 4x3 – 3x C
10 6 3 1
3
RACIONALIZACIÓN
ó también:
S 15 60 84
3
Es la operación que consiste en transformar una expresión algebraica irracional en otra parcialmente racional. Fracción irracional.- Se llama así a una fracción, cuando el denominador necesariamente es irracional. Factor racionalizante.Es una expresión irracional que multiplicado por la parte irracional de la fracción irracional la transforma en racional. CASOS QUE SE PRESENTAN
I.
Cuando el denominador irracional es un monomio. f
m
an
;
mn
En este caso el factor racionalizante multiplica al numerador y denominador y esta dado por:
.............. (ß)
y = x2 – C ................ () C, se obtiene directamente en () y se reemplaza en (ß) En (ß) se forma la ecuación cúbica en “x”, la cual se resuelve por tanteos, luego el valor de “x” se reemplaza en () y se obtiene el valor de “y”. Ejemplo: Hablar la raíz cúbica de: 10 + 6 3
N
fr =
m
a mn
m
amn
Entonces: f f f
N m
m n
a
amn
N m am n m
an m n
N m am n a
ÁLGEBRA Ejemplo: Racionalizar: F=
R
5 a b3 c 2
8
5
F= II.
a5 b3 c 2
8
8
a5 b3 c 2
8
a5 b3 c 2
5
3
Cuando el denominador presenta radicales de índice dos, de las siguientes formas: N
F1
F2 F3
a b N
b
f3 = ( a b ) c Recordemos que:
3
f
1 f 3 2 1
f= f= IV.
Solución: Multiplicando por el factor racionalizante: 1 2 - 3 1 2 - 3
4 ( 1 2 - 3 ) (1 2 ) 2 - ( 3 ) 2
4 ( 1 2 - 3 ) 2 2
Racionalizando nuevamente:
2 1
3 22 3 2 2 44
3
3
2
3
2
1 1 1
2
(3 2 ) 3 1 3
Rpta.
4 3 2 1
Cuando el denominador es un binomio o polinomio de las formas:
a)
n
a
n
b
n a a n- 2 b .......... b) Debemos recordar: n
1)
obtenemos:
1 3.
Solución Multiplicando por el factor racionalizante el numerador y denominador, se tendría:
1 2 3
R
3 a 2 3 ab b 2
f1 = 3 a 2 3 ab 3 b 2 f2 = 3 a 3 b Debe tenerse en cuenta que:
b)=a–b
4
R
3
En este caso los factores racionalizantes son:
Ejm. Racionalizar
4 R 1 2 3
b
Ejemplo: Racionalizar:
a b
b)( a
3
N
F2 =
a b c
f2 = a
R
a
3
3
En este caso los factores racionalizantes respectivos son:
( a
N
F1 =
(3 a 3 b ) ( a 2 3 ab b 2 ) a b
a b N
f1 =
2
es un binomio o trinomio con radicales cúbicos de las siguientes formas:
2
a b c abc
2
R = 2 2 - 6 Rpta. III. Cuando el denominador irracional
fr = 8 a3 b5 c 6 con lo cual: 5
2 2
8 5
Solución: El factor racionalizante es:
F=
4 ( 1 2 - 3 )
(n
n-1
n
b n-1
Para todo valor de n : a
n
n
b ) ( a n-1
n
a
n- 2
b ......
n
b n-1 ) a - b
2) Para n impar: n
(n a n b ) ( a n-1
n
a
n- 2
b ......
n
a
n- 2
b ...... -
n
b n-1 ) a b
3) Para n par: n
(n a n b ) ( a n-1
n
b n-1 ) a - b
ÁLGEBRA Uno de los factores racionalizante del otro. Ejm.: Racionalizar F =
es
el
factor Dada
1 5
2 1
Solución Multiplicando el numerador, denominador por el factor racionalizante, obtenemos: 1 F 5 2 1
F=
5
16
5 2 4 5 23 5 22 5 2 1 5 4 5 3 5 2 5 2 2 2 2 1 5
8 5 4 5 2 1
FORMAS DETERMINADAS E INDETERMINADAS Si en una fracción el numerador y denominador, o ambos se hacen cero o infinito, se obtienen las siguientes formas determinadas. a 0 a 0 ; ; ; ; ; 0 a a 0
matemáticamente se expresan de la siguiente forma: Lim 1) a
a 0 x
Lim 2) a0
x a
Lim a
x 0 a
3)
Lim 4) a Lim 5) a x0 Lim 6) a x0
a x a 0 x
Lim P(x) 0 . x a Q(x) 0
a ; se lee: Límite de la x a fracción cuando “x” tiende a cero es x
igual a infinito (). Formas Indeterminadas.Son aquellas expresiones que adoptan las formas: 0 ; - ; 0 x ; 1 ; 0
Verdadero valor.Es el valor que toma la forma indeterminada después de levantar la indeterminación: 0 0
P(x) ; Q(x)
tal
que
Esto nos indica que el
numerados y denominador de la fracción contienen el factor (x – a) que causa la indeterminación. Para encontrar el factor (x –a) podemos aplicar cualquiera de los siguientes criterios, según convengan: 1. Factorización por aspa simple: Si P (x) y Q(x) son expresiones racionales de segundo grado. 2. Regla se Ruffini: Si P(x) y Q(x) son expresiones racionales de grado mayor o igual que tres. 3. Cocientes notables: Si P(x) y Q(x) son expresiones racionales binomias. 4. Racionalización Si P(x) y Q(x) son expresiones irracionales. 5. Derivación (Regla de L’Hospital) Se deriva P(x) y Q(x) en forma independiente. Hallar el verdadero
4x -5 x E x -3 x
Lim a0
FORMA INDETERMINADA:
fracción
Ejemplo # 1.valor de:
a x
Nota.- La expresión:
0 ; 0
la
cuando
x =1 ó
15 x 2 Lim E x 1
Solución: Cuando x 1 E =
0 (Ind.) 0
Para determinar su verdadero valor, levantamos la indeterminación. 1º.- mcm (4, 5, 15, 2, 3) = 60 (índices) E
Lim 60 x 15 60 x 12 x 1 60 x 30 60 x 20
60 8 x
Haciendo el cambio de variable: 60 x = t x = t60 : x 1 t 1; se tendría:
ÁLGEBRA E
Lim ( t 15 - t 12 ) t 8 x 1 t 30 - t 20
E
Lim t 20 ( t 3 - 1) x 1 t 20 ( t 10 1 )
E
Levantando la indeterminación, factorizando x con su mayor exponente. 7 5 x 4 (5 ) lim x x4 E 3 1 8 x 4 x (4 ) x x2 x4
Cuando t = 1 E=
0 0
(Indeterminado)
Por cocientes notables: E
Lim ( t 1) (t 2 t 1) t 1 (t - 1) (t 9 t 8 t 7 ........ t 1)
Cuando t = 1 3 E E 9 8 7 10 1 1 1 ..... 1 1
E
Lim ( 4 x 5 x ) 15 x 2 3 x 1 10 x 3 x
FORMA INDETERMINADA:
Desde que
Lim P (x) (Ind.) x Q (x)
Para levantar la indeterminación factorizamos en el numerador y denominador “x” al máximo exponente; después de simplificar, calculamos el límite cuando “x” tiende al infinito. En forma práctica debemos considerar los siguientes aspectos, respecto a los grados absolutos de P8x) y Q(x).
Lim P(x) x Q(x)
2º.- Si : Pº (x) = Qº (x)
Lim P(x) Coef Max.Potencia x Q(x) Coef Max.Potencia
3º.- Si : Pº (x) Qº (x) Lim P(x) 0 x Q(x)
Ejemplo.- calcular E
E
lim 5 x 4 7x 3 - 5 x 4x 4 3x 3 x 2 - 8
Solución: Tomando el límite (x )
5 4
Rpta.
.
forma
Luego de aquí podemos aplicar cualquiera de las reglas prácticas vistas anteriormente. 2º.- Si E(x) es racional y toma la forma indeterminada ( - ) cuando xa Para levantar la indeterminación se efectúa las operaciones indicadas y después de simplificar hallamos Lim E(x) xa
Ejemplo.- calcular
E Lim x
1º.- Si : Pº (x) Qº (x)
Cuando : x
FORMA INDETERMINADA: - Debemos considerar dos casos: 1º.- Si E(x) es una expresión algebraica irracional que toma la forma de ( - ) cuando x tiende al infinito (). E(x) se multiplica y divide por su factor racionalizante y se lleva a la
12 1 1
- 5 (Ind.) -8
ax
2
bx x ax 2 cx b
Solución: Cuando x E = - (Ind.) Para levantar la indeterminación multiplicación el numerador y denominador que vale 1 por factor racionalizante, obtenido: E
Lim x
E
Lim x
ax 2 bx c ax 2 cx `b ax 2 bx c ax 2 cx b (b c )x (b c )
ax 2 bx c ax 2 cx b Cuando: x E = (Ind.)
ÁLGEBRA Factorizando “x” en el numerador y denominador: E
Lim x
b c x b c x a c b c b x a x x2 x x 2
Cuando: x E
bc a a
bc 2 a
racionalizando, Lim E x
obtenemos (b c ) a 2 a
el
límite
Rpta.